WO2024256516A1 - Utilisation de polyalkylène glycols à titre d'agents antigel dans une composition lubrifiante aqueuse - Google Patents

Utilisation de polyalkylène glycols à titre d'agents antigel dans une composition lubrifiante aqueuse Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to the field of lubricating compositions, and more particularly to water-based lubricating compositions.
  • These lubricating compositions can be implemented for different applications, in particular as hydraulic fluids, for the lubrication and/or cooling of various mechanical systems, such as bearings, gears, bearings or engines.
  • the present invention proposes the formulation of new aqueous lubricating compositions in which polyalkylene glycols are notably used as antifreeze agents.
  • Lubricating compositions also called “lubricants” are commonly used in mechanical systems to reduce friction between parts and thus protect the parts against wear. In addition to wear phenomena, friction can oppose the relative movement of the parts in contact and induce energy losses that are detrimental to optimal operation of the mechanical system.
  • Lubricants are used for a variety of applications, for example in metalworking, particularly for metal deformation operations, for gas or steam turbines in the aeronautics, naval, rail transport and electricity production sectors, for motor vehicle propulsion systems, for example for the lubrication of bearings, gears, an engine, etc.
  • lubricants for motor vehicle engines or transmissions
  • the formulation of lubricants represents a major challenge insofar as they make it possible to act on fuel consumption, and consequently on carbon dioxide emissions, via their impact on the friction forces generated between the different parts of motor vehicles.
  • hydrocarbon-based lubricants are hydrocarbon-based lubricants. These hydrocarbon lubricants are typically composed of one or more base oils, to which are usually associated with additives dedicated to boosting the lubricating performance of base oils, for example friction modifier additives.
  • cooling is typically provided by a cooling fluid, distinct from the hydrocarbon lubricant, such as air, an aqueous fluid, such as water or a mixture of water and a glycol.
  • a cooling fluid distinct from the hydrocarbon lubricant, such as air, an aqueous fluid, such as water or a mixture of water and a glycol.
  • water is an excellent cooling fluid, it does not, however, have the tribological properties required for a lubricant, particularly in terms of reducing friction and protecting parts against wear or cold properties. Additive systems are therefore implemented.
  • an antifreeze additive typically a glycol such as ethylene glycol, propylene glycol or diethylene glycol, or glycerol, is added to the lubricant, for the purpose of reducing the pour point of the lubricant.
  • document US 2012/0149616 proposes an aqueous lubricant comprising, in addition to water, water-soluble polyalkylene glycols, emulsifiers, antifreeze additives of the alkylene glycol or glycerol type, anti-corrosion additives, anti-foam additives and friction reducing additives.
  • Application WO 2021/259853 also describes an aqueous lubricating composition, combining a polyalkylene glycol, an antifreeze compound such as monoethylene glycol, and a phosphorus compound.
  • glycols proposed as antifreeze additives the least expensive and most widespread, ethylene glycol and diethylene glycol, nevertheless present a certain toxicity. They also contribute in an undesirable way to increasing the environmental footprint of the lubricant, in particular to the emission of greenhouse gases. It would therefore be desirable to be able to reduce, or even eliminate, the presence of these glycols used as antifreeze additives, in order to further reduce the environmental footprint of aqueous lubricants, without however affecting the cold properties of aqueous lubricants.
  • the present invention aims precisely to meet this expectation.
  • the invention thus relates, according to a first of its aspects, to the use of at least one polyalkylene glycol, with a weight-average molecular mass, Mw, of at least 1500 g/mol, as an antifreeze agent in an aqueous lubricating composition.
  • polyalkylene glycols typically used as thickening agents in the formulation of aqueous lubricants, are capable of providing the aqueous lubricant with antifreeze properties.
  • antifreeze agent or additive means a compound which provides antifreeze properties, i.e. lowers the pour point of the composition in which it is used, in this case, the aqueous lubricating composition.
  • Antifreeze properties can be assessed by measuring the change in pour point when the antifreeze compound is added to a water-based formulation, for example in water.
  • the pour point which is the temperature below which the formulation begins to solidify, can be measured, for example, according to ASTM D97 or ISO 3016.
  • the addition of a so-called "antifreeze” compound thus makes it possible to lower the pour point of the lubricant.
  • the antifreeze properties of the lubricant ensure that the lubricant has good cold properties.
  • the lubricant used in an engine system must be sufficiently fluid when the engine is started (cold) to lubricate the mechanical parts.
  • the pour point value that a lubricant must satisfy naturally varies depending on the type of lubricant (hydraulic, reducer, engine, etc.) and the intended application (more or less cold conditions).
  • the recommended pour point value for a standard (mineral) hydraulic oil is -15°C/-12°C; for an "off-road” (mineral) hydraulic oil with improved temperature properties (viscosity index and pour point in particular) is -27°C/-24°C, for a standard (mineral) reducer oil -9°C.
  • said polyalkylene glycol(s) are used in an amount of at least 10% by mass, in particular at least 15% by mass and more particularly from 15% to 50% by mass, relative to the total mass of the aqueous lubricating composition.
  • glycol-type antifreeze additives such as monoethylene glycol, diethylene glycol, monopropylene glycol, or even any other additives proposed until now as antifreeze agents in aqueous lubricant formulas, such as glycerol.
  • the aqueous lubricating composition in which said polyalkylene glycol(s) are used according to the invention may thus advantageously comprise a content of glycol-type antifreeze additive(s), for example monoethylene glycol, diethylene glycol, and/or monopropylene glycol, and/or glycerol, strictly less than 5% by mass relative to the total mass of said aqueous lubricating composition, in particular strictly less than 1% by mass, preferably less than or equal to 0.5% by mass, or even be completely free of such antifreeze additives.
  • glycol-type antifreeze additive(s) for example monoethylene glycol, diethylene glycol, and/or monopropylene glycol, and/or glycerol
  • an aqueous lubricating composition in which said polyalkylene glycol(s) are used according to the invention may comprise a content of additional antifreeze additive(s), in particular chosen from glycols, in particular alkylene glycols having from 2 to 6 carbon atoms such as monoethylene glycol and/or monopropylene glycol and oxyalkylene glycols having from 4 to 14 carbon atoms such as diethylene glycol; aliphatic monoethers of said glycol and polyhydric aliphatic alcohols such as glycerol, strictly less than 5% by mass relative to the total mass of said aqueous lubricating composition, in particular strictly less than 1% by mass, preferably less than or equal to 0.5% by mass, in particular less than or equal to 0.1% by mass or even be completely free of such antifreeze additives.
  • additional antifreeze additive(s) in particular chosen from glycols, in particular alkylene glycols having from 2 to 6 carbon atoms such as monoethylene glycol and/or monopropylene
  • said polyalkylene glycol(s) perform the dual function of thickening agent and antifreeze agent, without significantly increasing the concentrations generally used when polyalkylene glycols are introduced as agents. thickeners, which advantageously allows to reduce the quantity of additives required for the formulation of the aqueous lubricant.
  • An aqueous lubricating composition according to the invention has the advantage of being easy to formulate.
  • the invention makes it possible, by reducing the quantity, or even eliminating the use of glycol-type antifreeze additives, commonly used in aqueous lubricants, to reduce the toxicity and environmental footprint of the lubricants, in particular their impact on carbon dioxide emissions, while retaining good cold properties.
  • the environmental footprint associated with the production of a lubricant can be assessed, as illustrated in the examples below, according to different indicators defined by the European Union, including in particular the “climate change” indicator which is a measure of the global warming potential associated with greenhouse gas emissions, expressed in kilograms of carbon dioxide equivalent (kg CO2 eq).
  • all or part of said polyalkylene glycol(s) used according to the invention are biosourced (not of fossil origin), which further makes it possible to reduce the environmental footprint of the aqueous lubricants proposed according to the invention, in particular their impact on greenhouse gas emissions.
  • the invention also relates, according to another of its aspects, to an aqueous lubricating composition
  • an aqueous lubricating composition comprising at least:
  • aqueous lubricating composition comprising a content of additional antifreeze compound(s), in particular chosen from glycols, in particular alkylene glycols having from 2 to 6 carbon atoms such as monoethylene glycol and/or monopropylene glycol and oxyalkylene glycols having from 4 to 14 carbon atoms such as diethylene glycol; aliphatic monoethers of said glycols and polyhydric aliphatic alcohols such as glycerol, strictly less than 1% by mass, relative to the total mass of said composition.
  • additional antifreeze compound(s) in particular chosen from glycols, in particular alkylene glycols having from 2 to 6 carbon atoms such as monoethylene glycol and/or monopropylene glycol and oxyalkylene glycols having from 4 to 14 carbon atoms such as diethylene glycol; aliphatic monoethers of said glycols and polyhydric aliphatic alcohols such as glycerol, strictly less than 1% by mass, relative to the total mass of
  • said polyalkylene glycol(s) are present in a content of at least 15% by mass relative to the total mass of said aqueous lubricating composition.
  • said polyalkylene glycol(s) are present in the aqueous lubricating composition in a PAG(s)/water mass ratio less than or equal to 0.30, in particular less than or equal to 0.25 and more particularly less than or equal to 0.20.
  • the water content, in particular deionized water, of an aqueous lubricating composition according to the invention is greater than or equal to 15% by mass, in particular greater than or equal to 30% by mass.
  • a lubricating composition according to the invention advantageously has excellent cooling and fire resistance properties.
  • the lubricating compositions according to the invention having good cold properties, can be used over a wide range of temperatures, in particular from -20°C to +70°C.
  • the invention also relates to the use of an aqueous lubricating composition according to the invention, for the lubrication and/or cooling of moving parts in a mechanical system, for example for the lubrication and/or cooling of systems mobile or stationary motors, or as hydraulic fluid, in particular at a temperature between -20°C and +70°C.
  • the invention also relates to a method for lubricating a mechanical system, in particular in a mobile or stationary motorization system, comprising a step of bringing at least one part of said mechanical system into contact with an aqueous lubricating composition according to the invention.
  • the present invention also relates to the use of an aqueous lubricating composition according to the invention, for reducing friction between moving parts in a mechanical system, as well as to the use of an aqueous lubricating composition according to the invention for reducing wear of parts in a mechanical system.
  • a composition according to the invention combines good tribological properties, in particular friction reduction and/or wear resistance, more particularly friction reduction, and good cooling properties linked to the presence of water.
  • an aqueous composition according to the invention can advantageously ensure the dual function of lubrication and cooling.
  • percentages are percentages by weight. Percentages are therefore expressed by mass relative to the total mass of the composition. Temperature is expressed in degrees Celsius unless otherwise indicated, and pressure is atmospheric pressure unless otherwise indicated.
  • FIG 1 represents the results of the environmental footprint assessment, according to different indicators, associated with a CCI reference lubricant using diethylene glycol as an antifreeze additive, and with the lubricants according to the invention CL1 and CL2, described in example 2.
  • the invention is based on the use, as an antifreeze agent, of one or more polyalkylene glycols for the formulation of an aqueous lubricating composition.
  • an aqueous lubricating composition also called an aqueous lubricant
  • an aqueous lubricating composition is a formulation comprising water.
  • water is present as the majority solvent, in other words in a greater quantity than any other solvent possibly present in the composition.
  • an aqueous lubricating composition comprises at least 15% by mass of water, in particular demineralized water, for example deionized water, preferably at least 30% by mass, more particularly from 30% to 85% by mass.
  • water in addition to its role as a solvent, water provides access to a lubricating composition with good cooling properties, and which can be used as a cooling fluid for moving parts in a mechanical system.
  • the water used in an aqueous lubricating composition formulated according to the invention is osmosis or demineralized water, more preferably deionized water.
  • osmosed water is understood to mean water that has undergone purification, in particular by a reverse osmosis process, in order to reduce the content of organic and/or mineral compounds, for example to a content of less than 5.0% by weight, preferably less than 1.0% by weight.
  • the expressions "demineralized water” or “ultrapure water” will be considered equivalent or synonymous with the expression “osmosed water”.
  • osmosed water may be “deionized water", in other words water that has undergone purification in order to reduce the content in ions, such as Ca2 + and HCCh' ions commonly present in water.
  • deionized water does not include ions.
  • deionized water is therefore particularly advantageous in the context of the use of the aqueous lubricant according to the invention for applications requiring a fluid that conducts little, if any, electricity, such as for example for the use of the aqueous lubricant for the lubrication and cooling of mechanical systems comprising an electrical circuit, for example electric or hybrid motors, in particular in electric or hybrid vehicles.
  • An aqueous lubricating composition according to the invention therefore differs from oil-based lubricants conventionally used in mechanical systems, which comprise a majority proportion of one or more base oils which are not soluble in water.
  • Water-insoluble oil means, in particular, an oil that does not dissolve substantially in water at room temperature (about 25°C).
  • a water-insoluble oil has a solubility in water of less than 0.2 g/L at room temperature.
  • an aqueous lubricating composition according to the present invention comprises less than 5% by weight of non-water-soluble oil(s), preferably less than 2% by weight, more preferably less than 1% by weight, relative to the total weight of the composition.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention is completely free of oil not soluble in water.
  • an aqueous lubricating composition comprises one or more polyalkylene glycols as an antifreeze agent.
  • Polyalkylene glycols are more particularly chosen from water-soluble or water-soluble polyalkylene glycols.
  • water soluble is meant a polyalkylene glycol having a water solubility of at least 10 g/L, preferably at least 500 g/L, in water at room temperature (about 25°C).
  • said polyalkylene glycol(s) used according to the invention are chosen from polyalkylene glycols having a cloud point (called “Cloud point” in English), in other words having the property of inverse demixing (or “inverse solubility” in English).
  • the property of inverse demixing characterizes the property of certain polyalkylene glycols to be soluble in water up to a temperature beyond which they become insoluble. This turbidity or “cloudiness” indicates a phase separation with water, which results in a deposit of said polyalkylene glycol on the surfaces in contact with the lubricant.
  • the temperature at which the turbidity and insolubility occur is called the cloud point of the polyalkylene glycol.
  • the cloud point can be determined for example according to the standards ASTM D 2024 or DIN EN 1890, generally for a mixture of polyalkylene glycol at 1% by mass in water.
  • said polyalkylene glycol(s) used according to the invention have a cloud point greater than or equal to 70°C.
  • the water solubility and reverse demixing properties of said polyalkylene glycol(s) used according to the invention advantageously make it possible to increase the lubrication properties.
  • a polyalkylene glycol used according to the invention comprises at least 50% by mass, in particular at least 80% by mass, more preferably at least 90% by mass, or even at least 95% by mass of propylene oxide and/or ethylene oxide units.
  • the polyalkylene glycols used according to the invention consist of propylene oxide and/or ethylene oxide units.
  • the polyalkylene glycol used according to the invention may be a copolymer, in particular a random copolymer, of ethylene oxide (EO) and propylene oxide (PO).
  • EO ethylene oxide
  • PO propylene oxide
  • the ethylene oxide (EO) and propylene oxide (PO) units are present in the copolymer in an EO/PO mass ratio of between 50/50 and 90/10, in particular between 60/40 and 85/15, and more particularly between 70/30 and 80/20.
  • the polyalkylene glycol used according to the invention is obtained by polymerization from one or more alkylene oxide monomers, in particular oxide ethylene and/or propylene oxide, initiated by an alcohol-type compound, in particular a polyol-type compound, preferably by a diol compound.
  • polyalkylene glycol used according to the invention comprises hydroxyl terminal functions.
  • terminal functions within the meaning of the invention, is meant the functions located at the ends of the polymer chains.
  • said polyalkylene glycol(s) used according to the invention have a weight-average molecular mass (Mw) greater than or equal to 1500 g/mol.
  • a polyalkylene glycol is distinguished from alkylene glycol oligomers having a number of monomeric units less than or equal to ten.
  • a polyalkylene glycol used according to the invention has a weight-average molecular mass (Mw) of at least 2000 g. mol' 1 , in particular of at least 2500 g. mol' 1 , more particularly of at least 3000 g. mol' 1 , in particular between 3000 and 50 000 g. mol' 1 , or even between 5000 and 25 000 g. mol' 1 , preferably between 5 000 and 15 000 g. mol' 1 .
  • Mw weight-average molecular mass
  • the weight average molecular mass can be measured by gel permeation chromatography (GPC).
  • a polyalkylene glycol used according to the invention has a kinematic viscosity measured at 100°C (KV100), according to standard ASTM D445, of between 100 and 25,000 mm 2 /s, in particular between 150 and 15,000 mm 2 /s.
  • KV100 kinematic viscosity measured at 100°C
  • a polyalkylene glycol used according to the invention has a kinematic viscosity measured at 40°C (KV40), according to standard ASTM D445, of between 500 and 100,000 mm 2 /s, more particularly between 1,000 and 70,000 mm 2 /s.
  • KV40 kinematic viscosity measured at 40°C
  • the flash point of a polyalkylene glycol used according to the invention is preferably greater than or equal to 160°C, in particular greater than or equal to 220°C.
  • the flash point can be measured by the ISO 2592 or ASTM D92 standard.
  • a polyalkylene glycol used according to the invention has a viscosity index measured according to standard ASTM D2270, between 100 and 800, preferably between 250 and 550. It is understood that a single polyalkylene glycol or a mixture of several different polyalkylene glycols, in particular as described above, can be implemented according to the invention.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention may comprise a mixture of at least two distinct polyalkylene glycols, more particularly at least one polyalkylene glycol of low weight average molecular mass and at least one polyalkylene glycol of high weight average molecular mass.
  • said polyalkylene glycol(s) used according to the invention are biosourced.
  • a “bio-sourced” compound means a compound derived, partially or totally, from biomass, or obtained from renewable raw materials derived from biomass, in particular from plants.
  • the implementation according to the invention of one or more bio-sourced PAGs thus makes it possible to further reduce the carbon footprint of the lubricating composition according to the invention.
  • said polyalkylene glycol(s) are used in an amount of at least 10% by mass relative to the total mass of the aqueous lubricating composition, preferably at least 15% by mass, in particular from 15% to 50% by mass, more particularly from 15% to 30% by mass, or even from 16% to 20% by mass, relative to the total mass of the aqueous lubricating composition.
  • said polyalkylene glycol(s) are present in an aqueous lubricating composition according to the invention in a PAG(s)/water mass ratio less than or equal to 0.30, in particular between 0.10 and 0.30, more particularly between 0.15 and 0.25, and in particular between 0.15 and 0.20.
  • said polyalkylene glycol(s) may be used at a rate of 15% to 23% by mass relative to the total mass of the aqueous lubricating composition, said polyalkylene glycol(s) being more particularly present in the aqueous lubricating composition in a PAG(s)/water mass ratio of less than or equal to 0.30.
  • the assembly consisting of water and said polyalkylene glycol(s) represents more than 80% of the total mass of said aqueous lubricating composition.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention advantageously comprises a reduced content of antifreeze additives previously proposed in aqueous lubricants, also called antifreeze compounds.
  • the “conventional” antifreeze additives proposed for aqueous lubricants are molecules or oligomers having a number of monomeric units strictly less than ten, and therefore distinct from the polyalkylene glycols considered according to the invention.
  • the antifreeze additives may be chosen from glycols, aliphatic monoethers of said glycols and polyhydric aliphatic alcohols.
  • Glycols are diols in which the two hydroxyl groups are carried by different carbon atoms, preferably by vicinal carbon atoms.
  • Glycol antifreeze additives are more particularly alkylene glycols having from 2 to 6, preferably from 2 to 4, carbon atoms, such as monoethylene glycol, monopropylene glycol and monobutylene glycol, and oxyalkylene glycols, preferably oxyethylene and oxypropylene glycols, having from 4 to 14 carbon atoms, preferably from 4 to 10 carbon atoms, such as diethylene glycol, dipropylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol and tripropylene glycol.
  • the content of glycol-type antifreeze compound(s), for example monoethylene glycol, diethylene glycol, and/or monopropylene glycol, if present in an aqueous lubricating composition according to the invention is strictly less than 5% by mass, in particular strictly less than 1% by mass, preferably less than or equal to 0.5% by mass, in particular less than or equal to 0.1% by mass, relative to the total mass of the composition.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention is completely free of glycol-type antifreeze compound, and thus makes it possible to avoid the toxicity effects associated with these compounds.
  • An aqueous lubricating composition according to the invention thus advantageously has reduced toxicity.
  • Known antifreeze additives for aqueous lubricants may still be aliphatic monoethers of glycols as mentioned above, for example monomethyl, monoethyl, monopropyl and monobutyl ethers.
  • These may also be polyhydric aliphatic alcohols, in particular glycerol, diglycerol, triglycerol, erythritol and pentaerythritol.
  • the content of additional antifreeze additive(s), in particular chosen from glycols, aliphatic monoethers of said glycols and polyhydric aliphatic alcohols, in particular as described above, if present in an aqueous lubricating composition according to the invention is strictly less than 5% by mass.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention differs from the aqueous lubricants proposed until now which comprise an effective amount (in other words an amount sufficient to provide the required antifreeze properties) of one or more antifreeze additives chosen from glycols, aliphatic monoethers of said glycols and polyhydric aliphatic alcohols, in particular as described above.
  • an aqueous lubricating composition as claimed according to the invention comprises a content of additional antifreeze additives, in particular chosen from glycols, aliphatic monoethers of said glycols and polyhydric aliphatic alcohols, strictly less than 1% by mass, in particular less than or equal to 0.5% by mass and more particularly less than or equal to 0.1% by mass.
  • additional antifreeze additives in particular chosen from glycols, aliphatic monoethers of said glycols and polyhydric aliphatic alcohols, strictly less than 1% by mass, in particular less than or equal to 0.5% by mass and more particularly less than or equal to 0.1% by mass.
  • an aqueous lubricating composition as claimed according to the invention is free of additional antifreeze additives other than said PAG(s) used according to the invention.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention comprises at least:
  • - water especially deionized water; - from 15% to 50% by mass, in particular from 15% to 30% by mass, more particularly from 16% to 20% by mass, relative to the total mass of said composition, of one or more polyalkylene glycol(s) with a weight-average molecular mass, Mw, of at least 1500 g.
  • said aqueous lubricating composition comprising a content strictly less than 1% by mass, relative to the total mass of said composition, of ancillary antifreeze compound(s), in particular chosen from glycols, in particular alkylene glycols having from 2 to 6 carbon atoms such as monoethylene glycol and/or monopropylene glycol and oxyalkylene glycols having from 4 to 14 carbon atoms such as diethylene glycol; aliphatic monoethers of said glycols and polyhydric aliphatic alcohols such as glycerol.
  • glycols in particular alkylene glycols having from 2 to 6 carbon atoms such as monoethylene glycol and/or monopropylene glycol and oxyalkylene glycols having from 4 to 14 carbon atoms such as diethylene glycol; aliphatic monoethers of said glycols and polyhydric aliphatic alcohols such as glycerol.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention comprises at least:
  • PAG(s) polyalkylene glycol(s)
  • Mw weight-average molecular mass
  • the PAG(s)/water mass ratio being less than or equal to 0.30, in particular between 0.10 and 0.30, more particularly between 0.15 and 0.25, and in particular between 0.15 and 0.20; said aqueous lubricating composition comprising a content of additional antifreeze compound(s), in particular chosen from glycols, aliphatic monoethers of said glycols and polyhydric aliphatic alcohols, strictly less than 1% by mass, preferably less than or equal to 0.5% by mass, or even less than or equal to 0.1% by mass; the contents being indicated relative to the total mass of said lubricating composition.
  • additional antifreeze compound(s) in particular chosen from glycols, aliphatic monoethers of said glycols and polyhydric aliphatic alcohols
  • An aqueous lubricating composition according to the invention may further comprise various other additives. It is understood that said additive(s) are compatible with their implementation in an aqueous medium.
  • the additives are implemented in a form that is soluble or emulsifiable in water, for example in the form of salts or ionic liquids.
  • the said additive(s) are of course chosen with regard to the intended application for the aqueous lubricant.
  • Such additives may be more particularly chosen from anti-foaming agents, biocides, pH regulators, corrosion inhibitors, anti-wear and/or extreme pressure additives, sequestering agents, metal passivating agents, dyes, dispersants, emulsifying agents, and mixtures thereof.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention may comprise one or more additives chosen from anti-foaming agents, extreme pressure agents, corrosion inhibitors, pH regulators, metal passivating agents, dyes, and mixtures thereof.
  • An aqueous lubricating composition according to the invention may more particularly comprise from 0.1 to 10% by mass of additives, in particular from 1.0 to 8.0% by mass of additives, in particular from 1.0 to 5.0% by mass, relative to the total mass of the composition.
  • An aqueous lubricating composition according to the invention may comprise at least one pH regulating additive, in particular an alkaline buffer.
  • the pH regulator advantageously makes it possible to maintain the desired pH of the lubricating composition, in particular in order to preserve an alkaline pH, advantageously between 8 and 15.
  • the said pH regulator(s) by ensuring that the pH of the aqueous lubricating composition is maintained between 8 and 15, makes it possible in particular to prevent corrosion of metal surfaces, but also to promote the solubilization of the various compounds in the lubricating composition, in particular of the polyalkylene glycol(s), in particular as defined above.
  • the pH regulator can be chosen from the amine family, in particular alkanolamines and amino alcohols.
  • This may include, in particular, a pH regulating additive selected from alkanolamines, such as dimethylethanolamine (DMEA); ethanolamines, such as monoethanolamine (MEA), diethanolamine (DEA), triethanolamine (TEA); isopropanolamines, such as monoisopropanolamine (MIPA), diisopropanolamine (DIPA) and triisopropanolamine (TIP A); diglycolamine (DGA); ethylene amines, such as ethylene diamine (EDA), diethylene triamine (DETA), triethylene tetramine (TETA) and tetraethylene pentamine (TEP A); cyclamines, such as cyclohexylamine; 2-amino-2-ethyl-1,3-propanediol; 2-amino-2-methyl-1-propanol; and mixtures thereof.
  • alkanolamines such as dimethylethanolamine (DMEA); ethanolamines, such as monoethanolamine (ME
  • An aqueous lubricating composition according to the invention may in particular comprise from 0.1% to 10% by mass of pH regulating additive(s), preferably from 0.5% to 5% by mass, relative to the total mass of the composition.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention comprises at least one pH regulating additive making it possible to maintain the pH of said lubricating composition between 8 and 15, in particular between 8.5 and 14, more particularly between 9 and 13, said pH regulating additive being chosen in particular from alkanolamines, preferably ethanolamines, and more particularly from dimethylethanolamine (DMEA), triethanolamine (TEA), diglycolamine (DGA) and their mixtures.
  • said pH regulating additive being chosen in particular from alkanolamines, preferably ethanolamines, and more particularly from dimethylethanolamine (DMEA), triethanolamine (TEA), diglycolamine (DGA) and their mixtures.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention comprises at least:
  • said aqueous lubricating composition comprising a content of additional antifreeze compound(s), in particular chosen from glycols, aliphatic monoethers of said glycols and polyhydric aliphatic alcohols, strictly less than 1% by mass, preferably less than or equal to 0.5% by mass, or even less than or equal to 0.1% by mass; the contents being expressed relative to the total mass of the composition.
  • An aqueous lubricating composition according to the invention may comprise at least one corrosion inhibiting agent.
  • Corrosion inhibitors advantageously make it possible to reduce or even prevent corrosion of metal parts.
  • the nature of said corrosion inhibitor(s) may be chosen with regard to the metal to be protected against corrosion, such as aluminum, steel, galvanized steel, yellow metals, for example copper or brass.
  • alkanolamines such as triethanolamine
  • aliphatic monocarboxylic acids in particular having from 4 to 15 carbon atoms, for example octanoic acid
  • aliphatic dicarboxylic acids having from 4 to 15 carbon atoms, for example decanedioic acid, undecanedioic acid, dodecanedioic acid or mixtures thereof
  • polycarboxylic acids optionally neutralized by triethanolamine, such as 1,3,5-triazine-2,4,6-tri-(6-aminocaproic) acid
  • alkanoylaminocarboxylic acids in particular isononanoylamidocaproic acid, and mixtures thereof.
  • Borated amides, products of the reaction of amines or amino alcohols with boric acid may also be used.
  • the corrosion inhibitor(s) are distinct from the pH regulating additive(s), in particular making it possible to maintain the pH of the composition between 8 and 15 defined above.
  • An aqueous lubricating composition according to the invention may in particular comprise from 0.1% to 5% by mass of corrosion inhibitor(s), in particular as defined above, preferably from 0.5% to 4% by mass, more preferably from 1% to 2.5% by mass, relative to the total mass of the composition.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention may comprise at least:
  • said aqueous lubricating composition comprising a content of additional antifreeze compound(s), in particular chosen from glycols, aliphatic monoethers of said glycols and polyhydric aliphatic alcohols, strictly less than 1% by mass, preferably less than or equal to 0.5% by mass, or even less than or equal to 0.1% by mass; the contents being expressed relative to the total mass of the composition.
  • additional antifreeze compound(s) in particular chosen from glycols, aliphatic monoethers of said glycols and polyhydric aliphatic alcohols
  • An aqueous lubricating composition according to the invention may comprise at least one anti-wear and/or extreme pressure additive. Their function is to reduce wear and the coefficient of friction, or to prevent metal-metal contact by forming a protective film adsorbed on these surfaces.
  • anti-wear additives there are a wide variety of anti-wear additives, among which can be mentioned those chosen from phosphosulfur additives such as metal alkylthiophosphates or their salts.
  • Additives that do not provide phosphorus may also be suitable, such as, for example, polysulfides, in particular sulfur olefins.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention may comprise at least one extreme pressure additive chosen from sulfur-containing fatty acids and dimercaptothiadiazoles, preferably used in their neutralized form, in particular by inorganic alkalizing agents or alkanolamines, emulsifiable or soluble in water.
  • an aqueous lubricating composition used according to the invention comprises less than 0.1% by mass of extreme pressure additive of the sulfur fatty acid type, in in particular in a neutralized form, preferably less than 0.01% by mass, more particularly less than 0.001% by mass, relative to the total mass of the composition, or even is completely free of extreme pressure additive of the sulfurous fatty acid type.
  • Sulfur-containing fatty acids can contain from 8 to 22 carbon atoms, particularly from 12 to 18 carbon atoms.
  • the amount of sulfur according to ASTM D2622 provided by said sulfur-containing fatty acid(s) may be between 5% and 30% by mass, in particular between 10% and 20% by mass, relative to the total mass of the composition.
  • the amount of active sulfur at 150°C according to the ASTM D 1662 standard provided by said sulfur-containing fatty acid(s) in the aqueous lubricating composition according to the invention is less than or equal to 2% by mass, in particular less than or equal to 1% by mass, more particularly less than 0.1% by mass, relative to the total mass of the lubricating composition.
  • active sulfur means the sulfur that a chemical compound is capable of yielding or releasing when this compound is placed under the conditions of ASTM D1662.
  • ASTM D-1662 defines an active sulfur level of a compound at a given temperature as a difference expressed as a weight percentage of sulfur content before and after reaction of a sample of this sulfur compound with a given quantity of copper for a fixed time.
  • said sulfur-containing fatty acid(s) are generally used in an aqueous lubricating composition in their form neutralized by an alkalizing agent, such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, or an alkanolamine, such as monoethanolamine, triethanolamine, monoisopropanolamine, diisopropanolamine and triisopropanolamine.
  • an alkalizing agent such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, or an alkanolamine, such as monoethanolamine, triethanolamine, monoisopropanolamine, diisopropanolamine and triisopropanolamine.
  • An aqueous lubricating composition according to the invention may comprise between 0.01% and 10% by mass of anti-wear and/or extreme pressure additive(s), preferably between 0.2% and 5% by mass, relative to the total mass of the composition.
  • An aqueous lubricating composition implemented according to the invention may comprise at least one anti-foam additive.
  • the anti-foams make it possible to prevent foaming of the lubricating fluid.
  • This may be, for example, an anti-foaming agent based on polysiloxanes or acrylate polymers.
  • the anti-foaming agent is chosen from three-dimensional siloxanes.
  • antifoaming agents can be polar polymers such as polymethylsiloxanes or polyacrylates.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention may comprise from 0.001% to 3.0% by mass of anti-foam additive(s), preferably from 0.005% to 1.5% by mass, more preferably from 0.01% to 1.0% by mass, relative to the total mass of the lubricating composition.
  • An aqueous lubricating composition according to the invention may comprise at least one metal passivating agent.
  • Metal passivating agents make it possible to protect metal parts by promoting the formation of metal oxide on their surface.
  • the metal passivating agents may be selected, for example, from triazole derivatives, such as tetrahydrobenzotriazole (THBTZ), tolyltriazole (TTZ), benzotriazole (BTZ), amines substituted with a triazole group, such as N,N-bis(2-ethylhexyl)-1,2,4-triazol-1-yl methanamine, N'-bis(2 ethylhexyl)-4-methyl-1H-benzotriazol-1-methyl -amine, N,N-bis(heptyl)-ar-methyl-1H-benzotriazole-1-methanamine, N,N-bis(nonyl)-ar-methyl-1H-benzotriazole-1 -methanamine, N,N-bis(decyl)-ar-methyl-1H-benzotriazole-1 -methanamine, N,N-bis(undecyl)-ar-methyl-1H- benzotriazole-1-me
  • the metal passivating agents are chosen from tetrahydrobenzotriazole (THBTZ), tolyltriazole (TTZ), benzotriazole (BTZ), and their salts, taken alone or in mixtures.
  • An aqueous lubricating composition used according to the invention may in particular comprise from 0.01% to 2.0% by mass of metal passivating agent(s), preferably from 0.1% to 1.0% by mass, more preferably from 0.2% to 0.8% by mass, relative to the total mass of the composition.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention may comprise at least:
  • aqueous lubricating composition comprising a content of ancillary antifreeze compound(s), in particular chosen from glycols, aliphatic monoethers of said glycols and polyhydric aliphatic alcohols, strictly less than 1% by mass, preferably less than or equal to 0.5% by mass, or even less than or equal to 0.1% by mass; the contents being expressed relative to the total mass of the composition.
  • ancillary antifreeze compound(s) in particular chosen from glycols, aliphatic monoethers of said glycols and polyhydric aliphatic alcohols
  • An aqueous lubricating composition according to the invention may comprise one or more colorants.
  • the colorants may be natural or synthetic, generally organic.
  • the dyes that can be used in an aqueous lubricating composition can be more particularly chosen from natural or synthetic water-soluble dyes, for example the dyes FDC Red 4, DC Red 6, DC Red 22, DC Red 28, DC Red 30, DC Red 33, DC Orange 4, DC Yellow 5, DC Yellow 6, DC Yellow 8, FDC Green 3, DC Green 5, FDC Blue 1, betanin (beet), carmine, chlorophyllin, methylene blue, anthocyanins (enocyanin, black carrot and hibiscus), caramel and riboflavin.
  • natural or synthetic water-soluble dyes for example the dyes FDC Red 4, DC Red 6, DC Red 22, DC Red 28, DC Red 30, DC Red 33, DC Orange 4, DC Yellow 5, DC Yellow 6, DC Yellow 8, FDC Green 3, DC Green 5, FDC Blue 1, betanin (beet), carmine, chlorophyllin, methylene blue, anthocyanins (enocyanin, black carrot and hibiscus), caramel and riboflavin.
  • An aqueous lubricating composition used according to the invention may comprise between 0.01% and 2.0% by mass of colorant(s), preferably between 0.01% and 1.5% by mass, more preferably between 0.02% and 1.0% by mass, relative to the total mass of the composition.
  • An aqueous lubricating composition implemented according to the invention may comprise one or more emulsifying agents, also called emulsifiers. Their function is to generate stable emulsions in water.
  • the emulsifying agents may be more particularly non-ionic, such as for example ethoxylated fatty alcohols, ethoxylated fatty acids, ethoxylated fatty amides; anionic, for example KOH, NaOH soaps; sulfonates; cationic, such as quaternary ammonium compounds; or even carboxylic acid esters soluble or emulsifiable in water.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention may comprise from 0.01% to 10% by mass of emulsifying agent(s), preferably from 0.1% to 5.0% by mass, relative to the total mass of the lubricating composition.
  • An aqueous lubricating composition used according to the invention may comprise at least one sequestering agent.
  • Sequestering agents also called chelating agents, make it possible to limit the encrustation of metal ions in the composition.
  • sequestering agents include those derived from phosphonic acids and phosphonates, such as diethylenetriaminepentamethylphosphonic acid (DTPMPA), aminotri(methylenephosphonic acid) (ATMP), hydroxyethanediphosphonic acid (HEDP), 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonate, 2-hydroxyethylaminedi(methylenephosphonic acid) (HEAMBP), diethylenetriaminopenta(methylenephosphonic acid) (DTMP), multifunctional organic acids and hydroxy acids, such as ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), pteroyl- L-glutamic acid (PGLU), organic polyacids, such as maleic acid and polyaspartic acid, polysaccharides and carbohydrates, such as inulin, carboxymethylinulin and carboxymethylchitosan.
  • DTPMPA diethylenetriaminepentamethylphosphonic acid
  • ATMP aminotri(methylenephosphonic acid)
  • HEDP hydroxyethane
  • An aqueous lubricating composition according to the invention may comprise from 0.001% to 2.0% by mass of sequestering agent(s), preferably from 0.01% to 1.0% by mass, relative to the total mass of the composition.
  • An aqueous lubricating composition according to the invention may comprise at least one biocidal and/or fungicidal agent.
  • the biocides and fungicides may be used to improve the biological stability of the composition by limiting the proliferation of bacteria, fungi and yeasts in the lubricating fluid.
  • Such biocides may be selected from parabens, aldehydes, reactive acetylacetone compounds, isothiazolinones, phenolic compounds, acid salts, halogenated compounds, quaternary ammoniums, certain alcohols and mixtures thereof.
  • the biocides may be selected from optionally substituted benzisothiazolinones (BIT), such as N-butyl-1,2-benzisothiazolin-3-one, methylisothiazolinones (MIT), mixtures of methylisothiazolinone and chloromethylisothiazolinone (MIT/CMIT), T orthophenyl-phenol (OPP) or its sodium salt, 3-iodo-2-propynylbutylcarbamate (IPBC), chloro-cresol and N,N-methylene-bis-morpholine (MBM); sorbic acid; preferably from T orthophenyl-phenol (OPP) or its sodium salt, 3-iodo-2-propynylbutylcarbamate, chloro-cresol, benzisothiazolinones and N,N-methylene-isomorpholine.
  • BIT optionally substituted benzisothiazolinones
  • BIT optionally substituted benzisothiazol
  • An aqueous lubricating composition according to the invention may in particular comprise between 0.01% and 10% by mass of biocide(s) and/or fungicide(s), preferably between 0.5% and 5.0% by mass, relative to the total mass of the composition.
  • each of the additives specifically described above can be introduced alone, or in combination with at least one other of the additives specifically described, which defines different variants of embodiment of an aqueous lubricating composition according to the invention.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention comprises at least
  • said aqueous lubricating composition comprising a content of additional antifreeze compound(s), in particular chosen from glycols, aliphatic monoethers of said glycols and polyhydric aliphatic alcohols, strictly less than 1% by mass, preferably less than or equal to 0.5% by mass, or even less than or equal to 0.1% by mass; the contents being expressed relative to the total mass of said composition.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention comprises at least:
  • demineralized water for example deionized water, preferably at least 30% by mass, more particularly from 30% to 85% by mass;
  • said aqueous lubricating composition comprising a content of antifreeze compound(s) annex(es), in particular chosen from glycols, aliphatic monoethers of said glycols and polyhydric aliphatic alcohols, strictly less than 1% by mass, preferably less than or equal to 0.5% by mass, or even less than or equal to 0.1% by mass; the contents being expressed relative to the total mass of said composition.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention may consist of:
  • said aqueous lubricating composition comprising a content of additional antifreeze compound(s), in particular chosen from glycols, aliphatic monoethers of said glycols and polyhydric aliphatic alcohols, strictly less than 1% by mass, preferably less than or equal to 0.5% by mass, or even less than or equal to 0.1% by mass; the contents being expressed relative to the total mass of the composition; the remainder consisting of water, preferably deionized water.
  • a lubricating composition according to the invention advantageously has a kinematic viscosity, measured at 40°C according to standard ASTM D445, of between 20 mm 2 /s and 1000 mm 2 /s, preferably between 25 mm 2 /s and 100 mm 2 /s.
  • a lubricating composition according to the invention has a viscosity index of between 100 and 300, preferably between 150 and 350.
  • a lubricating composition according to the invention exhibits good performance in terms of cold properties.
  • a lubricating composition according to the invention may have a Brookfield viscosity, measured at -40°C according to the ASTM D2983 standard, of between 1000 mPa.s and 100,000 mPa.s, preferably between 5,000 mPa.s and 60,000 mPa.s.
  • the aqueous lubricating compositions can find various applications. In general, they can be used as lubricating fluid for systems and applications, as a substitute for conventional hydrocarbon lubricants.
  • the invention is thus not limited to a particular application of the aqueous lubricants according to the invention, the following development being given solely for illustrative and non-limiting purposes.
  • the mechanical parts lubricated using a lubricating composition according to the invention can be made of any material conventionally used in the fields concerned, in particular metal, such as steel, galvanized steel, stainless steel, yellow metals, but also ceramic or polymer material.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention may be intended to lubricate moving parts in a mechanical system, and more particularly intended to lubricate a mobile or stationary motorization system.
  • An aqueous lubricating composition according to the invention can thus be used for the lubrication and/or cooling of gears, bearings, bearings, such as rolling or sliding bearings or even motors.
  • the term “motorization system” means a system comprising all the mechanical parts necessary for the intended mobile or stationary application and including at least one engine. This may be a combustion, gas, electric or hybrid motorization system, depending on the nature of the engine(s) included in the motorization system: combustion, gas and/or electric engine.
  • a “stationary” motorization system within the meaning of the invention is a motorization system including a stationary motor. It can find, for example, applications in electrical energy production devices. This may in particular be a gas engine system, in particular a stationary gas engine.
  • a “mobile” motorization system is more particularly a motorization system implemented in vehicles, including light vehicles, heavy-duty vehicles, so-called “off-road” mobile machines, or even marine vehicles.
  • a mobile motorization system can thus be a propulsion system of a vehicle, in particular a combustion vehicle, an electric vehicle or even a hybrid vehicle.
  • the term “propulsion system” is understood to mean a system comprising the mechanical parts necessary for the propulsion of a vehicle.
  • the propulsion system more particularly includes a motor, for example an electric motor comprising the rotor-stator assembly of the power electronics (dedicated to speed regulation), a transmission and possibly a battery.
  • the battery itself is generally made up of a set of electrical accumulators, called cells.
  • An aqueous lubricating composition according to the invention advantageously makes it possible to act effectively on fuel consumption via its impact on the friction forces generated between the various components of motor vehicles.
  • an aqueous lubricating composition proves to be particularly advantageous for reducing friction in gearboxes, in axle differentials and/or in the cylinder head.
  • a lubricating composition according to the invention not only reduces wear, but also limits energy losses responsible for excess fuel consumption.
  • An aqueous lubricating composition according to the invention thus advantageously has good properties in terms of reducing the fuel consumption of motor vehicles, also known as “Fuel Eco” properties, and, in fact, contributes to the reduction of CO2 emissions.
  • An aqueous lubricating composition according to the invention may find an interesting application for the lubrication and/or cooling of an electric or hybrid vehicle propulsion system, and more particularly of the engine, the power electronics, the transmission and/or the battery.
  • An aqueous composition according to the invention can be used both as a cooling fluid and as a lubricant, for example in a propulsion system of an electric or hybrid vehicle.
  • a composition according to the invention makes it possible to jointly achieve good properties in terms of cooling and lubrication of the parts of the propulsion system of an electric or hybrid vehicle, such as an electric motor of an electric or hybrid vehicle. It proves to be particularly effective for cooling the power electronics and/or the rotor and/or the stator of an electric motor. It also ensures the lubrication of the bearings located between the rotor and the stator of an electric motor of an electric or hybrid vehicle.
  • composition according to the invention advantageously makes it possible to effectively cool the battery present in an electric or hybrid vehicle.
  • An aqueous lubricating composition according to the invention can be used as a running-in lubricant, for example for running-in mobile or stationary motorization systems.
  • new or reconditioned mechanical systems may require, during the first start-ups, appropriate lubrication in order to avoid initial damage to the surface of the parts until the mechanical system reaches its optimal operation.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention can also find applications as a hydraulic fluid, in particular in hydraulic actuators (cylinders/motors) or machine assemblies on demand.
  • hydraulic fluids are subjected to constant mechanical and high shear stresses due to their constant passage through a pump in order to maintain an appropriate pressure in the hydraulic system.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention can be used for the lubrication of the various moving parts in a hydraulic system. It can also ensure heat transfer between the various components of a hydraulic system. All of the applications detailed above make it possible to illustrate certain advantageous implementations of an aqueous lubricating composition according to the invention.
  • composition according to the invention make it possible to define uses according to the invention which are also particular, advantageous or preferred.
  • the polyalkylene glycol used in this example is a random copolymer of ethylene oxide (EO)/propylene oxide (PO) with a molecular weight of 21,000 g/mol, having an EO/PO mass ratio of 80/20, formed from a polyol-type initiator, pentaerythritol, and comprising hydroxyl endings.
  • EO ethylene oxide
  • PO propylene oxide
  • the pour point of deionized water alone C0 and polyalkylene glycol alone C5 is also measured.
  • polyalkylene glycols considered in this example are:
  • non-biosourced polyalkylene glycol commercially available, which is an OE/OP statistical copolymer with a molecular mass of 14,300 g/mol having two terminal hydroxyl groups, and a kinematic viscosity at 40°C of 55,000 mm 2 /s;
  • PAG 2 bio-sourced polyalkylene glycol, chemically similar to PAG 1 (OE/OP copolymer with terminal hydroxyl functions), also commercially available, with a molecular mass of 26,000 g/mol and a kinematic viscosity at 50°C of 40,000 mm 2 /s.
  • Aqueous lubricants (CL1 and CL2) according to the invention, using PAG 1 and PAG 2 are formulated according to the composition indicated in the following table and compared to a commercialized CCI aqueous lubricant using a glycol (diethylene glycol) as antifreeze.
  • the percentages are expressed in mass relative to the total mass of the composition.
  • Additive packages 1 and 2 are additive blends comprising one or more pH regulator additives, one or more anti-corrosion additives, one or more metal passivators, one or more anti-foam additives and/or one or more colorants.
  • the environmental footprint of additive package 2 is similar to or even slightly higher than additive package 1.
  • the environmental footprint associated with the production of each lubricant is assessed according to different indicators defined by the European Union, and based on data communicated by the manufacturers.
  • the so-called “climate change” indicator is estimated for the three lubricants mentioned above. This indicator refers to the increase in average temperatures as a result of greenhouse gas emissions.
  • the global warming potential of all greenhouse gas emissions is measured in kilogram carbon dioxide equivalent (kg CO2 eq), i.e. all greenhouse gases are compared to the amount of global warming potential of 1 kg CO2.
  • Ozone layer impact indicator The potential impacts of all substances that can lead to ozone depletion are converted to their equivalent in kilograms of trichlorofluoromethane, the unit of measurement is therefore kilograms of CFC-11 equivalent (kg CFC-11 eq).
  • Photochemical ozone formation The potential impact of substances contributing to photochemical ozone formation is converted into kilogram equivalents of non-methane volatile organic compounds (e.g. alcohols, aromatics, etc.; kg NMVOC eq).
  • Particulate matter emissions This indicator measures the negative impacts on human health caused by emissions of particulate matter (PM) and its precursors (e.g. NOX , SO2). The potential impact is measured as the change in mortality due to particulate matter emissions, expressed as incidence of disease per kg of PM2.5 (particles with a diameter of 2.5 pm) emitted.
  • Human toxicity This indicator refers to the potential impacts on human health caused by substances sorbed through air, water and soil. The unit of measurement is the Comparative Toxic Unit for Humans (CTUh). This is based on a model called USEtox.
  • Acidification can be caused by emissions that enter the air, water and soil. The most important sources are combustion processes in electricity production, heating and transportation. The potential impact of substances contributing to acidification is converted into mole equivalents of hydron (eq mol H + ).
  • Eutrophication, freshwater impacts ecosystems due to substances containing nitrogen (N) or phosphorus (P). The potential impact of substances contributing to freshwater eutrophication is converted into kilograms of phosphorus equivalent (kg P eq).
  • Ecotoxicity, freshwater This indicator refers to the potential toxic impacts on an ecosystem.
  • the unit of measurement is the comparative toxic unit for ecosystems (CTUe). This is based on a model called USEtox.
  • Water consumption The potential impact is expressed in cubic meters ( m3 ) of water use.
  • Fossil Resource Usage The amount of materials contributing to the use of fossil resources is converted to MJ.
  • the aqueous lubricants formulated according to the invention allow a reduction in the environmental impact assessed via the various aforementioned criteria.

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Abstract

La présente invention concerne l'utilisation d'au moins un polyalkylène glycol, noté PAG, de masse moléculaire moyenne en poids, Mw, d'au moins 1500 g/mol, à titre d'agent antigel dans une composition lubrifiante aqueuse. Elle concerne également une composition lubrifiante aqueuse comprenant au moins : - de l'eau, en particulier de l'eau déionisée; - au moins 10 % massique, par rapport à la masse totale de ladite composition, d'un ou plusieurs polyalkylène glycol(s) de masse moléculaire moyenne en poids, Mw, d'au moins 1500 g.mol-1, ladite composition lubrifiante aqueuse comprenant une teneur en composé(s) antigel annexe(s), strictement inférieure à 1% massique, par rapport à la masse totale de ladite composition.

Description

Description
Titre : Utilisation de polyalkylène glycols à titre d’agents antigel dans une composition lubrifiante aqueuse
Domaine technique
La présente invention a trait au domaine des compositions lubrifiantes, et plus particulièrement des compositions lubrifiantes à base aqueuse. Ces compositions lubrifiantes peuvent être mises en œuvre pour différentes applications, en particulier en tant que fluides hydrauliques, pour la lubrification et/ou le refroidissement de divers systèmes mécaniques, tels que des roulements, des engrenages, des paliers ou des moteurs.
Plus particulièrement, la présente invention propose la formulation de nouvelles compositions lubrifiantes aqueuses dans lesquelles les polyalkylène glycols sont notamment mis en œuvre à titre d’agents antigel.
Technique antérieure
Les compositions lubrifiantes, dites encore « lubrifiants » sont couramment mises en œuvre dans des systèmes mécaniques, pour réduire les frottements entre les pièces et ainsi protéger les pièces contre l’usure. Outre les phénomènes d’usure, les frottements peuvent s’opposer au mouvement relatif des pièces en contact et induire des pertes d’énergie préjudiciables à un fonctionnement optimal du système mécanique.
Les lubrifiants sont mis en œuvre pour de multiples applications, par exemple pour le travail des métaux, notamment pour les opérations de déformation de métaux, pour les turbines à gaz ou à vapeur dans les domaines de l’aéronautique, du naval, du transport ferroviaire et de la production d’électricité, pour des systèmes de propulsion des véhicules à moteur, par exemple pour la lubrification des roulements, des engrenages, d’un moteur, etc.
Par exemple, dans le domaine des lubrifiants pour moteurs ou transmissions de véhicules à moteurs, la formulation de lubrifiants représente un enjeu important dans la mesure où ils permettent d’agir sur la consommation de carburant, et par conséquent sur les émissions de dioxyde de carbone, via leur impact sur les forces de frottements générées entres les différents organes des véhicules à moteur.
Les lubrifiants les plus répandus sont des lubrifiants à base d’hydrocarbures. Ces lubrifiants hydrocarbonés sont classiquement composés d’une ou plusieurs huiles de base, auxquelles sont généralement associés des additifs dédiés à stimuler les performances lubrifiantes des huiles de base, par exemple des additifs modificateurs de frottement.
D’autre part, la friction entre les pièces en mouvement génère de la chaleur, et il peut être nécessaire d’assurer conjointement un refroidissement des systèmes mécaniques. Ce refroidissement est typiquement assuré par un fluide de refroidissement, distinct du lubrifiant hydrocarboné, comme par exemple de l’air, un fluide aqueux, tel que l’eau ou encore par un mélange d’eau et d’un glycol.
De nos jours, le développement de nouveaux lubrifiants doit prendre en considération de nouvelles contraintes visant à réduire, voire à s’affranchir de l’utilisation de solvants toxiques ou potentiellement toxiques, ou encore à réduire leur impact sur l’environnement et les émissions de dioxyde de carbone. A ce titre, les formulations à base d’eau présentent un intérêt croissant.
Si l’eau est excellent fluide de refroidissement, elle ne présente pas, en revanche, des propriétés tribologiques requises pour un lubrifiant, en particulier en termes de réduction du frottement et de protection des pièces contre l’usure ou de propriétés à froid. Des systèmes d’additivation sont donc mis en œuvre.
En particulier, pour prévenir la congélation du lubrifiant à base d’eau lors de son utilisation ou stockage dans des conditions de basse température, un additif antigel, typiquement un glycol tel que l’éthylène glycol, le propylène glycol ou le di éthylène glycol, ou le glycérol, est ajouté au lubrifiant, à des fins de réduire le point d’écoulement du lubrifiant.
A titre d’exemple, le document US 2012/0149616 propose un lubrifiant aqueux comprenant, outre de l’eau, des polyalkylène glycols hydrosolubles, des émulsifiants, des additifs antigels de type alkylène glycol ou glycérol, des additifs anticorrosion, des additifs anti-mousse et des additifs réducteurs de frottement.
La demande WO 2021/259853 décrit également une composition lubrifiante aqueuse, associant un polyalkylène glycol, un composé antigel tel que le monoéthylène glycol, et un composé phosphoré.
Les glycols proposés à titre d’additif antigel, les moins onéreux et les plus répandus, l’éthylène glycol et le diéthylène glycol, présentent néanmoins une certaine toxicité. Ils contribuent également de manière non souhaitable à accroître l’empreinte environnementale du lubrifiant, en particulier à l’émission de gaz à effet de serre. Dès lors, il serait souhaitable de pouvoir réduire, voire même de s’affranchir de la présence de ces glycols mis en œuvre comme additifs antigel, à des fins de réduire encore l’empreinte environnementale des lubrifiants aqueux, sans toutefois affecter les propriétés à froid des lubrifiants aqueux.
La présente invention vise précisément à répondre à cette attente.
Exposé de l’invention
L’invention concerne ainsi, selon un premier de ses aspects, l’utilisation d’au moins un polyalkylène glycol, de masse moléculaire moyenne en poids, Mw, d’au moins 1500 g/mol, à titre d’agent antigel dans une composition lubrifiante aqueuse.
De manière inattendue, les inventeurs ont ainsi constaté que des polyalkylène glycols, typiquement mis en œuvre comme agents épaississants dans la formulation des lubrifiants aqueux, sont aptes à apporter au lubrifiant aqueux des propriétés antigel.
Au sens de l’invention, on entend par « agent ou additif antigel » un composé permettant d’apporter des propriétés antigel, c’est-à-dire d’abaisser le point d’écoulement de la composition dans laquelle il est mis en œuvre, dans le cas présent, de la composition lubrifiante aqueuse.
Les propriétés antigel peuvent être appréciées par mesure de l’évolution du point d’écoulement lors de l’ajout du composé antigel à une formulation à base d’eau, par exemple dans de l’eau. Le point d’écoulement, correspondant à la température en-dessous de laquelle la formulation commence à figer, peut être par exemple mesuré selon la norme ASTM D97 ou ISO 3016.
L’additivation d’un composé dit « antigel » permet ainsi d’abaisser le point d’écoulement du lubrifiant. Les propriétés antigel du lubrifiant permettent d’assurer que le lubrifiant présente de bonnes propriétés à froid. Par exemple, le lubrifiant utilisé au niveau d’un système de motorisation doit être suffisamment fluide au démarrage du moteur (à froid) pour lubrifier les pièces mécaniques. La valeur de point d’écoulement à laquelle doit satisfaire un lubrifiant varie bien entendu en fonction du type de lubrifiant (hydraulique, réducteur, moteur, etc.) et de l’application visée (conditions plus ou moins froides). A titre d’illustration, la valeur du point d’écoulement préconisée pour une huile hydraulique (minérale) standard est de -15°C/-12°C ; pour une huile hydraulique (minérale) « off-road » avec des propriétés de température (indice de viscosité et point d’écoulement notamment) améliorées est de -27°C/-24°C, pour une huile (minérale) usuelle pour réducteur de -9°C.
De préférence, le ou lesdits polyalkylène glycols sont mis en œuvre à raison d’au moins 10 % massique, en particulier d’au moins 15% massique et plus particulièrement de 15 % à 50 % massique, par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante aqueuse.
De manière avantageuse, il est ainsi possible selon l’invention de s’affranchir de l’utilisation d’additifs antigel de type glycol, tels que le monoéthylène glycol, le di éthylène glycol, le monopropylène glycol, voire de tous autres additifs proposés jusqu’à présent comme agent antigel dans les formules de lubrifiants aqueux, tels que le glycérol.
La composition lubrifiante aqueuse dans laquelle le ou lesdits polyalkylène glycols sont mis en œuvre selon l’invention, peut ainsi avantageusement comprendre une teneur en additif(s) antigel de type glycol, par exemple en monoéthylène glycol, diéthylène glycol, et/ou monopropylène glycol, et/ou en glycérol, strictement inférieure à 5 % massique par rapport à la masse totale de ladite composition lubrifiante aqueuse, en particulier strictement inférieure à 1% massique, de préférence inférieure ou égale à 0,5 % massique, voire être totalement exempte de tels additifs antigels.
D’une manière plus générale, une composition lubrifiante aqueuse dans laquelle le ou lesdits polyalkylène glycols sont mis en œuvre selon l’invention peut comprendre une teneur en additif(s) antigel annexe(s), en particulier choisi(s) parmi les glycols, en particulier les alkylène glycols ayant de 2 à 6 atomes de carbone tels que le monoéthylène glycol et/ou le monopropylène glycol et les oxyalkylène glycols ayant de 4 à 14 atomes de carbone tel que le diéthylène glycol ; les monoéthers aliphatiques desdits glycol et les alcools aliphatiques polyhydriques tel que le glycérol, strictement inférieure à 5 % massique par rapport à la masse totale de ladite composition lubrifiante aqueuse, en particulier strictement inférieure à 1% massique, de préférence inférieure ou égale à 0,5 % massique, en particulier inférieure ou égale à 0,1 % massique voire être totalement exempte de tels additifs antigel.
Par ailleurs, le ou lesdits polyalkylène glycols remplissent la double fonction d’agent épaississant et d’agent antigel, sans accroître significativement les concentrations généralement mises en œuvre lorsque les polyalkylène glycols sont introduits comme agents épaississants, ce qui permet avantageusement de réduire la quantité d’additifs requise pour la formulation du lubrifiant aqueux.
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention présente l’avantage d’être aisée à formuler.
De manière avantageuse, l’invention permet, en réduisant la quantité, voire en s’affranchissant des additifs antigels de type glycol, couramment mis en dans les lubrifiants aqueux, de réduire la toxicité et l’empreinte environnementale des lubrifiants, en particulier leur incidence sur les émissions de dioxyde de carbone, tout en conservant de bonnes propriétés à froid.
L’empreinte environnementale associée à la production d’un lubrifiant peut être évaluée, comme illustré dans les exemples qui suivent, selon différents indicateurs définis par l’Union Européenne, dont notamment l’indicateur « changement climatique » qui est une donnée du potentiel de réchauffement global associé à l’émission de gaz à effet de serre, exprimé en équivalent de kilogrammes de dioxyde de carbone (kg CO2 eq).
L’utilisation du ou desdits polyalkylène glycol(s) selon l’invention peut être mise en œuvre pour améliorer l’indicateur de changement climatique de ladite composition lubrifiante aqueuse. Cet indicateur est notamment détaillé dans la partie « Exemple 2 » ci-après.
Selon un mode de réalisation particulièrement préféré, comme détaillé dans la suite du texte, tout ou partie du ou desdits polyalkylène glycols mis en œuvre selon l’invention sont biosourcés (non d’origine fossile), ce qui permet encore de réduire l’empreinte environnementale des lubrifiants aqueux proposés selon l’invention, en particulier leur incidence sur l’émission de gaz à effet de serre.
L’invention concerne également, selon un autre de ses aspects, une composition lubrifiante aqueuse comprenant au moins :
- de l’eau, en particulier de l’eau déionisée ;
- au moins 10 % massique, par rapport à la masse totale de ladite composition, d’un ou plusieurs polyalkylène glycol(s) de masse moléculaire moyenne en poids, Mw, d’au moins 1500 g. mol'1, ladite composition lubrifiante aqueuse comprenant une teneur en composé(s) antigel annexe(s), en particulier choisi(s) parmi les glycols, notamment les alkylène glycols ayant de 2 à 6 atomes de carbone tels que le monoéthylène glycol et/ou le monopropylène glycol et les oxyalkylène glycols ayant de 4 à 14 atomes de carbone tel que le diéthylène glycol ; les monoéthers aliphatiques desdits glycols et les alcools aliphatiques polyhydriques tel que le glycérol, strictement inférieure à 1% massique, par rapport à la masse totale de ladite composition.
De préférence, le ou lesdits polyalkylène glycols sont présents en une teneur d’au moins 15% massique par rapport à la masse totale de ladite composition lubrifiante aqueuse.
De préférence, le ou lesdits polyalkylène glycols (PAG(s)) sont présents dans la composition lubrifiante aqueuse dans un rapport massique PAG(s)/eau inférieur ou égal à 0,30, en particulier inférieur ou égal à 0,25 et plus particulièrement inférieur ou égal à 0,20.
De préférence, la teneur en eau, en particulier en eau déionisée, d’une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention, est supérieure ou égale à 15% massique, en particulier supérieure ou égale à 30% massique.
Une composition lubrifiante selon l’invention présente avantageusement d’excellentes propriétés de refroidissement et de résistance au feu.
Les compositions lubrifiantes selon l’invention, présentant de bonnes propriétés à froid, peuvent être utilisées sur une large gamme de températures, en particulier allant de -20°C à +70°C.
Elles peuvent ainsi être mises en œuvre pour de multiples applications, notamment en tant que fluides hydrauliques ou pour la lubrification et/ou le refroidissement de divers systèmes mécaniques. Elles peuvent ainsi être employées dans tous les systèmes et pour toutes applications, en substitution des lubrifiants conventionnellement mis en œuvre, notamment des lubrifiants hydrocarbonés. Des exemples d’application sont donnés dans la suite du texte.
Ainsi, l’invention concerne encore l’utilisation d’une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention, pour la lubrification et/ou le refroidissement des pièces en mouvement dans un système mécanique, par exemple pour la lubrification et/ou le refroidissement de systèmes de motorisation mobiles ou stationnaires, ou à titre de fluide hydraulique, notamment à une température comprise entre -20°C et +70°C.
L’invention concerne encore un procédé de lubrification d’un système mécanique, en particulier dans un système de motorisation mobile ou stationnaire, comprenant une étape de mise en contact d’au moins une pièce dudit système mécanique avec une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention.
La présente invention concerne également l’utilisation d’une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention, pour réduire les frottements entre les pièces en mouvement dans un système mécanique, ainsi que l’utilisation d’une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention pour réduire l’usure des pièces dans un système mécanique.
De manière avantageuse, une composition selon l’invention associe de bonnes propriétés tribologiques, en particulier de réduction des frottements et/ou de résistance à l’usure, plus particulièrement de réduction des frottements, et de bonnes propriétés de refroidissement liées à la présence de l’eau. Ainsi, une composition aqueuse selon l’invention peut avantageusement assurer la double fonction de lubrification et de refroidissement.
Il est ainsi possible de tirer profit d’une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention pour s’affranchir de la mise en œuvre de deux fluides distincts, d’un côté un fluide de refroidissement, de l’autre, un fluide lubrifiant.
D’autres caractéristiques, variantes et avantages de l’utilisation des polyalkylène glycols à titre d’agents antigel, et des compositions lubrifiantes aqueuses formulées selon l’invention, ressortiront mieux à la lecture de la description et des exemples qui suivent, donnés à titre illustratif et non limitatif de l’invention.
Les expressions « compris entre ... et ... », « allant de ... à ... », « formé de . . . à ... », et « variant de ... à ... », doivent se comprendre bornes incluses, sauf mention contraire.
Dans la description et les exemples, sauf indication contraire, les pourcentages sont des pourcentages pondéraux. Les pourcentages sont donc exprimés en masse par rapport à la masse totale de la composition. La température est exprimée en degré Celsius sauf indication contraire, et la pression est la pression atmosphérique, sauf indication contraire.
Brève description des dessins [Fig 1] représente les résultats de l’évaluation de l’empreinte environnementale, suivant différents indicateurs, associée à un lubrifiant de référence CCI mettant en œuvre le diéthylène glycol comme additif antigel, et aux lubrifiants selon l’invention CL1 et CL2, décrits en exemple 2.
Description détaillée
COMPOSITION LUBRIFIANTE AQUEUSE
Comme indiqué précédemment, l’invention repose sur la mise en œuvre, à titre d’agent antigel, d’un ou plusieurs polyalkylène glycols pour la formulation d’une composition lubrifiante aqueuse.
Au sens de l’invention, une composition lubrifiante aqueuse, dite encore lubrifiant aqueux, est une formulation comprenant de l’eau. En particulier, l’eau est présente à titre de solvant majoritaire, autrement dit en plus grande quantité que tout autre solvant éventuellement présent dans la composition.
De préférence, une composition lubrifiante aqueuse comprend au moins 15% massique d’eau, notamment d’eau déminéralisée, par exemple d’eau déionisée, de préférence au moins 30% massique, plus particulièrement de 30% à 85% massique.
De manière avantageuse, outre son rôle de solvant, l’eau permet d’accéder à une composition lubrifiante présentant de bonnes propriétés de refroidissement, et pouvant être mise en œuvre comme fluide de refroidissement des pièces en mouvement dans un système mécanique.
Selon un mode de réalisation particulier, l’eau mise en œuvre dans une composition lubrifiante aqueuse formulée selon l’invention est de l’eau osmosée ou déminéralisée, plus préférentiellement une eau déionisée.
Par « eau osmosée » au sens de la présente invention, on entend désigner une eau ayant subi une purification, notamment par un procédé d’osmose inverse, afin de réduire la teneur en composés organiques et/ou minéraux, par exemple à une teneur inférieure à 5,0 % en poids, de préférence inférieure à 1,0 % en poids. Dans la suite du texte, les expressions « eau déminéralisée » ou encore « eau ultrapure » seront considérées comme équivalentes ou synonymes de l’expression « eau osmosée ». En particulier, l’eau osmosée peut être une « eau déionisée », autrement dit une eau ayant subi une purification afin de réduire la teneur en ions, tels que les ions Ca2+ et HCCh' généralement présents dans l’eau. De préférence une eau déionisée ne comprend pas d’ions.
La mise en œuvre d’une eau déionisée est donc particulièrement avantageuse dans le cadre de l’utilisation du lubrifiant aqueux selon l’invention pour des applications requérant un fluide conduisant peu, voire pas du tout, l’électricité, comme par exemple pour la mise en œuvre du lubrifiant aqueux pour la lubrification et le refroidissement de systèmes mécaniques comprenant un circuit électrique, par exemple des moteurs électriques ou hybrides, en particulier dans des véhicules électriques ou hybrides.
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention se différencie donc des lubrifiants à base huileuse classiquement mis en œuvre dans les systèmes mécaniques, qui comprennent une proportion majoritaire d’une ou plusieurs huiles de base non solubles dans l’eau.
Par « huile non soluble dans l’eau », on entend notamment une huile qui ne se dissout substantiellement pas dans l’eau à température ambiante (environ 25 °C). En particulier, une huile non soluble dans l’eau présente une solubilité dans l’eau inférieure à 0,2 g/L, à température ambiante.
Il s’agit notamment des huiles de bases lubrifiantes appartenant aux groupes I à V selon les classes définies dans la classification API (ou leurs équivalents selon la classification ATIEL) et leurs mélanges.
De préférence, une composition lubrifiante aqueuse selon la présente invention comprend moins de 5 % massique d’huile(s) non soluble(s) dans l’eau, de préférence moins de 2 % massique, plus préférentiellement moins de 1 % massique, par rapport à la masse totale de la composition.
Avantageusement, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention est totalement exempte d’huile non soluble dans l'eau.
Polyalkylène glycol
Comme indiqué précédemment, une composition lubrifiante aqueuse comprend un ou plusieurs polyalkylène glycols à titre d’agent antigel.
Les polyalkylène glycols (notés « PAG ») sont plus particulièrement choisis parmi les polyalkylène glycols solubles dans l’eau ou hydrosolubles. Par « soluble dans 1’eau » on entend désigner un polyalkylène glycol ayant une solubilité dans l’eau d’au moins 10 g/L, de préférence d’au moins 500 g/L, dans l’eau à température ambiante (environ 25 °C).
De préférence, le ou lesdits polyalkylène glycols mis en œuvre selon l’invention sont choisis parmi les polyalkylène glycols présentant un point trouble (dit « Cloud point » en anglais), autrement dit ayant la propriété de démixtion inverse (ou « inverse solubility » en anglais). La propriété de démixtion inverse caractérise la propriété de certains polyalkylène glycols à être solubles dans l’eau jusqu’à une température au-delà de laquelle ils deviennent insolubles. Cette turbidité ou « cloudiness » indique une séparation de phase avec l’eau, ce qui résulte en un dépôt dudit polyalkylène glycol sur les surfaces en contact avec le lubrifiant. La température, à laquelle la turbidité et l’insolubilité se produisent, est appelée le point trouble du polyalkylène glycol. Le point trouble peut être par exemple déterminé selon les normes ASTM D 2024 ou DIN EN 1890, généralement pour un mélange de polyalkylène glycol à 1% massique dans l’eau.
De préférence, le ou lesdits polyalkylène glycols mis en œuvre selon l’invention présentent un point trouble supérieur ou égal à 70°C.
Les propriétés de solubilité dans l’eau et de démixtion inverse du ou desdits polyalkylène glycols mis en œuvre selon l’invention permettent avantageusement d’accroître les propriétés de lubrification.
Avantageusement, un polyalkylène glycol mis en œuvre selon l’invention comprend au moins 50 % massique, en particulier au moins 80 % massique, plus préférentiellement au moins 90 % massique, voire d’au moins 95% massique d’unités oxyde de propylène et/ou oxyde d’éthylène. En particulier, les polyalkylène glycols mis en œuvre selon l’invention sont constitués d’unités oxyde de propylène et/ou oxyde d’éthylène.
De préférence, le polyalkylène glycol mis en œuvre selon l’invention peut être un copolymère, en particulier statistique, d’oxyde d’éthylène (OE) et d’oxyde de propylène (OP). En particulier, les unités oxyde d’éthylène (OE) et oxyde de propylène (OP) sont présentes dans le copolymère dans un rapport massique OE/OP compris entre 50/50 et 90/10, en particulier entre 60/40 et 85/15, et plus particulièrement entre 70/30 et 80/20.
De préférence, le polyalkylène glycol mis en œuvre selon l’invention est obtenu par polymérisation à partir d’un ou plusieurs monomères oxydes d’alkylène, notamment oxyde d’éthylène et/ou oxyde de propylène, initiée par un composé de type alcool, notamment de type polyol, de préférence par un composé diol.
En particulier, le polyalkylène glycol mis en œuvre selon l’invention comporte des fonctions terminales hydroxyles. Par « fonctions terminales », au sens de l’invention, on entend les fonctions situées aux extrémités des chaînes polymériques.
Comme indiqué précédemment, le ou lesdits polyalkylène glycols mis en œuvre selon l’invention présentent une masse moléculaire moyenne en poids (Mw) supérieure ou égale à 1500 g/mol.
En particulier, un polyalkylène glycol se distingue des oligomères d’alkylène glycol présentant un nombre d’unités monomériques inférieur ou égal à dix.
De préférence, un polyalkylène glycol mis en œuvre selon l’invention présente une masse moléculaire moyenne en poids (Mw) d’au moins 2000 g. mol'1, en particulier d’au moins 2500 g. mol'1, plus particulièrement d’au moins 3000 g. mol'1, notamment comprise entre 3000 et 50 000 g. mol'1, voire entre 5000 et 25 000 g. mol'1, de préférence entre 5 000 et 15 000 g. mol'1.
La masse moléculaire moyenne en poids peut être mesurée par chromatographie à perméation de gel (GPC).
De préférence, un polyalkylène glycol mis en œuvre selon l’invention présente une viscosité cinématique mesurée à 100 °C (KV100), selon la norme ASTM D445, comprise entre 100 et 25 000 mm2/s, en particulier entre 150 et 15 000 mm2/s.
De préférence, un polyalkylène glycol mis en œuvre selon l’invention présente une viscosité cinématique mesurée à 40 °C (KV40), selon la norme ASTM D445, comprise entre 500 et 100 000 mm2/s, plus particulièrement entre 1 000 et 70 000 mm2/s.
Le point éclair d’un polyalkylène glycol mis en œuvre selon l’invention est de préférence supérieur ou égal à 160 °C, en particulier supérieur ou égal à 220 °C. Le point éclair peut être mesuré par la norme ISO 2592 ou ASTM D92.
De préférence, un polyalkylène glycol mis en œuvre selon l’invention présente un indice de viscosité mesuré selon la norme ASTM D2270, compris entre 100 et 800, de préférence entre 250 et 550. Il est entendu qu’un unique polyalkylène glycol ou un mélange de plusieurs polyalkylène glycols différents, en particulier tels que décrit précédemment, peuvent être mis en œuvre selon l’invention.
En particulier, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre un mélange d’au moins deux polyalkylène glycols distincts, plus particulièrement d’au moins un polyalkylène glycol de faible masse moléculaire moyenne en poids et d’au moins un polyalkylène glycol de haute masse moléculaire moyenne en poids.
Il relève des compétences générales de l’homme du métier d’ajuster la nature et la teneur en polyalkylène glycols de faible et haute masse moléculaire moyenne en poids du mélange de polyalkylène glycols, au regard notamment de la viscosité visée pour la composition lubrifiante finale.
Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, le ou lesdits polyalkylène glycol(s) mis en œuvre selon l’invention sont biosourcé(s).
Au sens de l’invention, un composé « biosourcé » s’entend d’un composé issu, partiellement ou totalement, de la biomasse, ou obtenu à partir de matières premières renouvelables issues de la biomasse, en particulier à partir de végétaux.
De manière avantageuse, la mise en œuvre selon l’invention d’un ou plusieurs PAG biosourcés permet ainsi de réduire encore l’empreinte carbone de la composition lubrifiante selon l’invention.
De préférence, le ou lesdits polyalkylène glycol(s) sont mis en œuvre à raison d’au moins 10% massique par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante aqueuse, de préférence d’au moins 15% massique, en particulier de 15% à 50% massique, plus particulièrement de 15% à 30% massique, voire de 16% à 20% massique, par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante aqueuse.
Dans un mode de réalisation particulier, le ou lesdits polyalkylène glycol(s) sont présents dans une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention dans un rapport massique PAG(s)/eau inférieur ou égale à 0,30, en particulier compris entre 0,10 et 0,30, plus particulièrement entre 0,15 et 0,25, et notamment entre 0,15 et 0,20. En particulier, le ou lesdits polyalkylène glycol(s) peuvent être mis en œuvre à raison de 15% à 23% massique par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante aqueuse, le ou lesdits polyalkylène glycol(s) étant plus particulièrement présents dans la composition lubrifiante aqueuse dans un rapport massique PAG(s)/eau inférieur ou égal à 0,30.
Selon un mode de réalisation particulier, l’ensemble constitué par l’eau et le ou lesdits polyalkylène glycol(s) représente plus de 80% de la masse totale de ladite composition lubrifiante aqueuse.
Additif antigel annexe
Comme indiqué précédemment, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention comprend avantageusement une teneur réduite en additifs antigel jusqu’alors proposés dans les lubrifiants aqueux, encore appelés composés antigel.
Les additifs antigel « conventionnels », proposés pour les lubrifiants aqueux, sont des molécules ou oligomères présentant un nombre d’unités monomériques strictement inférieur à dix, et donc distincts des polyalkylènes glycols considérés selon l’invention.
En particulier, les additifs antigel peuvent être choisis parmi des glycols, des monoéthers aliphatiques desdits glycols et des alcools aliphatiques polyhydriques.
Les glycols sont des diols dans lesquels les deux groupes hydroxyle sont portés par des atomes différents de carbone, de préférence par des atomes de carbone vicinaux. Les additifs antigel de type glycol sont plus particulièrement des alkylène glycols ayant de 2 à 6, de préférence de 2 à 4, atomes de carbone, tels que le monoéthylène glycol, le monopropylène glycol et le monobutylène glycol, et des oxyalkylène glycols, de préférence des oxyéthylène et oxypropylène glycols, ayant de 4 à 14 atomes de carbone, de préférence de 4 à 10 atomes de carbones, tels que le diéthylène glycol, le dipropylène glycol, le triéthylène glycol, le tétraéthylène glycol et le tripropylène glycol.
De préférence, la teneur en composé(s) antigel de type glycol, par exemple en monoéthylène glycol, diéthylène glycol, et/ou monopropylène glycol, si présent(s) dans une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention, est strictement inférieure à 5 % massique, en particulier strictement inférieure à 1% massique, de préférence inférieure ou égale à 0,5 % massique, en particulier inférieure ou égale à 0,1 % massique, par rapport à la masse totale de la composition. Avantageusement, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention est totalement exempte de composé antigel de type glycol, et permet ainsi de s’affranchir des effets de toxicité associés à ces composés. Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention présente ainsi avantageusement une toxicité réduite.
Des additifs antigels connus pour les lubrifiants aqueux peuvent encore être des monoéthers aliphatiques des glycols tels que cités précédemment, par exemple des éthers monométhyliques, monoéthyliques, monopropyliques et monobutyliques.
Il peut encore s’agir d’alcools aliphatiques polyhydriques, en particulier du glycérol, diglycérol, tri glycérol, érythritol et pentaérythritol.
De préférence, la teneur en additif(s) antigel annexe(s), en particulier choisi(s) parmi les glycols, les monoéthers aliphatiques desdits glycols et les alcools aliphatiques polyhydriques, en particulier tels que décrits précédemment, si présent(s) dans une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention, est strictement inférieure à 5 % massique. Ainsi, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention se différencie des lubrifiants aqueux proposés jusqu’à présents qui comprennent une quantité efficace (autrement dit une quantité suffisante pour apporter les propriétés antigel requises) d’un ou plusieurs additifs antigel choisis parmi les glycols, les monoéthers aliphatiques desdits glycols et les alcools aliphatiques polyhydriques, en particulier tels que décrits précédemment.
En particulier, une composition lubrifiante aqueuse telle que revendiquée selon l’invention, comprend une teneur en additifs antigel annexes, en particulier choisis parmi les glycols, les monoéthers aliphatiques desdits glycols et les alcools aliphatiques polyhydriques, strictement inférieure à 1% massique, en particulier inférieure ou égale à 0,5 % massique et plus particulièrement inférieure ou égale à 0, 1 % massique.
De préférence, une composition lubrifiante aqueuse telle que revendiquée selon l’invention, est exempte d’additifs antigel annexes distincts du ou desdits PAG(s) mis en œuvre selon l’invention.
Dans un mode de réalisation particulier, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention comprend au moins :
- de l’eau, en particulier de l’eau déionisée ; - de 15% à 50% massique, en particulier de 15% à 30% massique, plus particulièrement de 16% à 20% massique, par rapport à la masse totale de ladite composition, d’un ou plusieurs polyalkylène glycol(s) de masse moléculaire moyenne en poids, Mw, d’au moins 1500 g. mol'1, le rapport massique PAG(s)/eau étant inférieur ou égal à 0,30, ladite composition lubrifiante aqueuse comprenant une teneur strictement inférieure à 1% massique, par rapport à la masse totale de ladite composition, en composé(s) antigel annexe(s), en particulier choisi(s) parmi les glycols, notamment les alkylène glycols ayant de 2 à 6 atomes de carbone tels que le monoéthylène glycol et/ou le monopropylène glycol et les oxyalkylène glycols ayant de 4 à 14 atomes de carbone tel que le diéthylène glycol ; les monoéthers aliphatiques desdits glycols et les alcools aliphatiques polyhydriques tel que le glycérol.
Dans un mode de réalisation particulier, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention comprend au moins :
- au moins 15% massique, en particulier au moins 30% massique et plus particulièrement de 30% à 85% massique, d’eau, de préférence d’eau déionisée ;
- au moins 15 % massique, en particulier de 15% à 50% massique, plus particulièrement de 15% à 30% massique, d’un ou plusieurs polyalkylène glycol(s) (PAG(s)) de masse moléculaire moyenne en poids, Mw, d’au moins 1500 g. mol'1 ; le rapport massique PAG(s)/eau étant inférieur ou égal à 0,30, en particulier compris entre 0,10 et 0,30, plus particulièrement compris entre 0,15 et 0,25, et notamment entre 0,15 et 0,20 ; ladite composition lubrifiante aqueuse comprenant une teneur en composé(s) antigel annexe(s), en particulier choisi(s) parmi les glycols, les monoéthers aliphatiques desdits glycols et les alcools aliphatiques polyhydriques, strictement inférieure à 1% massique, de préférence inférieure ou égale à 0,5 % massique, voire inférieure ou égale à 0,1 % massique ; les teneurs étant indiquées par rapport à la masse totale de ladite composition lubrifiante.
Autres additifs
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre en outre divers autres additifs. Il est entendu que le ou lesdits additifs sont compatibles avec leur mise en œuvre en milieu aqueux. Avantageusement, les additifs sont mis en œuvre sous une forme soluble ou émulsionnable dans l’eau, par exemple sous la forme de sels ou de liquides ioniques.
Le ou lesdits additifs sont bien entendu choisis au regard de l’application visée pour le lubrifiant aqueux.
L’homme du métier veillera à choisir les éventuels additifs et/ou leur quantité de telle manière que les propriétés avantageuses de la composition lubrifiante aqueuse mise en œuvre selon l’invention, en particulier les propriétés antigel, ne soient pas altérées par l’adjonction envisagée.
De tels additifs peuvent être plus particulièrement choisis parmi des agents anti-mousse, des biocides, des régulateurs de pH, des inhibiteurs de corrosion, des additifs anti-usure et/ou extrême-pression, des agents séquestrant, des agents passivant les métaux, des colorants, des dispersants, des agents émulsifiants, et leurs mélanges.
Avantageusement, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre un ou plusieurs additifs choisis parmi des agents anti-mousse, des agents extrême-pression, des inhibiteurs de corrosion, des régulateurs de pH, des agents passivant les métaux, des colorants, et leurs mélanges.
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre plus particulièrement de 0,1 à 10 % massique d’additifs, en particulier de 1,0 à 8,0 % massique d’additifs, notamment de 1,0 à 5,0 % massique, par rapport à la masse totale de la composition.
Régulateur de pH
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre au moins un additif régulateur de pH, en particulier un tampon alcalin. Le régulateur de pH permet avantageusement de maintenir le pH souhaité de la composition lubrifiante, en particulier afin de préserver un pH alcalin, avantageusement compris entre 8 et 15.
Le ou lesdits régulateurs de pH, en assurant un maintien du pH de la composition lubrifiante aqueuse entre 8 et 15, permettent notamment de prévenir une corrosion des surfaces métalliques, mais également de favoriser la solubilisation des différents composés dans la composition lubrifiante, en particulier du ou des polyalkylène glycol(s), en particulier tels que définis précédemment. Le régulateur de pH peut être choisi dans la famille des amines, en particulier des alcanolamines et des alcools aminés.
Il peut s’agir notamment d’un additif régulateur de pH choisi parmi les alcanolamines, telle que la diméthyléthanolamine (DMEA), les éthanolamines, telles que la monoéthanolamine (MEA), la diéthanolamine (DEA), la triéthanolamine (TEA), les isopropanolamines, telles que la mono-isopropanolamine (MIPA), la diisopropanolamine (DIPA) et la triisopropanolamine (TIP A) ; la diglycolamine (DGA) ; les éthylène amines, telles que l’éthylène diamine (EDA), la di éthylène triamine (DETA), la tri éthylène tétramine (TETA) et la tétraéthylène pentamine (TEP A) ; les cyclamines, tels que la cyclohexylamine ; le 2- amino-2-éthyle-l,3-propanediol ; le 2-amino-2 -m éthyle- 1 -propanol ; et leurs mélanges.
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut notamment comprendre de 0,1 % à 10 % massique d’additif(s) régulateur(s) de pH, de préférence de 0,5 % à 5 % massique, par rapport à la masse totale de la composition.
Avantageusement, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention comprend au moins un additif régulateur de pH permettant de maintenir le pH de ladite composition lubrifiante entre 8 et 15, en particulier entre 8,5 et 14, plus particulièrement entre 9 et 13, ledit additif régulateur de pH étant notamment choisi parmi les alcanolamines, de préférence les éthanolamines, et plus particulièrement parmi la diméthyléthanolamine (DMEA), la triéthanolamine (TEA), la diglycolamine (DGA) et leurs mélanges.
Dans un mode de réalisation particulier, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention comprend au moins :
- de l’eau, en particulier de l’eau déionisée ;
- au moins 10% massique, en particulier au moins 15% massique, d’un ou plusieurs polyalkylène(s) glycol de masse moléculaire moyenne en poids, Mw, d’au moins 1500 g/mol ;
- au moins un additif régulateur de pH permettant de maintenir le pH de ladite composition lubrifiante entre 8 et 15, en particulier choisi parmi les alcanolamines et la diglycolamine ; ladite composition lubrifiante aqueuse comprenant une teneur en composé(s) antigel annexe(s), en particulier choisi(s) parmi les glycols, les monoéthers aliphatiques desdits glycols et les alcools aliphatiques polyhydriques, strictement inférieure à 1% massique, de préférence inférieure ou égale à 0,5 % massique, voire inférieure ou égale à 0,1 % massique ; les teneurs étant exprimées par rapport à la masse totale de la composition.
Inhibiteur de corrosion
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre au moins un agent inhibiteur de corrosion. Les inhibiteurs de corrosion permettent avantageusement de réduire voire d’empêcher la corrosion des pièces métalliques. La nature du ou desdits inhibiteurs de corrosion peut être choisie au regard du métal à protéger contre la corrosion, tel que l’aluminium, l’acier, l’acier galvanisé, les métaux jaunes, par exemple le cuivre ou le laiton. Parmi les inhibiteurs de corrosion inorganiques peuvent être cités les nitrites, les sulfites, les silicates, les borates, les phosphates de sodium, potassium, calcium ou magnésium, les phosphates de métaux alcalins, les hydroxydes, les molybdates, les sulfates de zinc, de magnésium ou de nickel.
Parmi les inhibiteurs de corrosion organiques peuvent être cités les alcanolamines, telle que la triéthanolamine, les acides aliphatiques monocarboxyliques, en particulier ayant de 4 à 15 atomes de carbone, par exemple l’acide octanoïque, les acides aliphatiques dicarboxyliques ayant de 4 à 15 atomes de carbone, par exemple l’acide décane dioïque, l’acide undécane dioïque, l’acide dodécane dioïque ou leurs mélanges, les acides polycarboxyliques éventuellement neutralisés par la triéthanolamine, tel que l’acide l,3,5-triazine-2,4,6-tri-(6- aminocaproïque), les acides alcanoylamidocarboxyliques, en particulier l’acide isononanoylamidocaproïque, et leurs mélanges. Les amides boratés, produits de la réaction d’amines ou d’amino-alcools avec de l’acide borique, peuvent également être utilisés.
De préférence, le ou les inhibiteur(s) de corrosion sont distincts du ou des additifs régulateurs de pH, en particulier permettant de maintenir le pH de la composition entre 8 et 15 définis précédemment.
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut notamment comprendre de 0,1 % à 5 % massique d’inhibiteur(s) de corrosion, en particulier tels que définis ci-dessus, de préférence de 0,5 % à 4 % massique, plus préférentiellement de 1 % à 2,5 % massique, par rapport à la masse totale de la composition. Dans un mode de réalisation particulier, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre au moins :
- de l’eau, en particulier de l’eau déionisée ;
- au moins 10% massique, en particulier au moins 15% massique, d’un ou plusieurs polyalkylène(s) glycol de masse moléculaire moyenne en poids, Mw, d’au moins 1500 g/mol ;
- au moins un inhibiteur de corrosion, en particulier choisi parmi les inhibiteurs de corrosion organiques, plus particulièrement les acides aliphatiques monocarboxyliques, ladite composition lubrifiante aqueuse comprenant une teneur en composé(s) antigel annexe(s), en particulier choisi(s) parmi les glycols, les monoéthers aliphatiques desdits glycols et les alcools aliphatiques polyhydriques, strictement inférieure à 1% massique, de préférence inférieure ou égale à 0,5 % massique, voire inférieure ou égale à 0,1 % massique ; les teneurs étant exprimées par rapport à la masse totale de la composition.
Additif anti-usure/extrême-pression
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre au moins un additif anti-usure et/ou extrême-pression. Leur fonction est de réduire l’usure et le coefficient de friction, ou encore d’empêcher le contact métal -métal par formation d’un film protecteur adsorbé sur ces surfaces.
Il existe une grande variété d’additifs anti -usure, parmi lesquels peuvent être cités ceux choisis parmi les additifs phosphosoufrés comme les alkylthiophosphates métalliques ou leurs sels.
Des additifs n’apportant pas de phosphore peuvent également convenir, tels que, par exemple, les polysulfures, notamment les oléfines soufrées.
Selon un mode de réalisation particulier, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre au moins un additif extrême-pression choisis parmi les acides gras soufrés et les dimercaptothiadiazoles, de préférence mis en œuvre sous leur forme neutralisée, en particulier par des agents alcalinisant inorganiques ou alcanolamines, émulsionnable ou soluble dans l’eau.
Avantageusement, une composition lubrifiante aqueuse mise en œuvre selon l’invention comprend moins de 0,1 % massique d’additif extrême-pression de type acide gras soufré, en particulier sous une forme neutralisée, de préférence moins de 0,01 % massique, plus particulièrement moins de 0,001 % massique, par rapport à la masse totale de la composition, voire est totalement exempte d’additif extrême-pression de type acide gras soufré.
Les acides gras soufrés peuvent comprendre de 8 à 22 atomes de carbone, en particulier de 12 à 18 atomes de carbone.
La quantité de soufre selon la norme ASTM D2622 apportée par le ou lesdits acides gras soufrés peut être comprise entre 5 % et 30 % massique, en particulier entre 10 % et 20 % massique, par rapport à la masse totale de la composition.
De préférence, la quantité de soufre actif à 150°C selon la norme ASTM D 1662 apportée par le ou lesdits acides gras soufrés dans la composition lubrifiante aqueuse selon l’invention est inférieure ou égale à 2 % massique, en particulier inférieure ou égale à 1 % massique, plus particulièrement inférieure à 0,1 % massique, par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante.
On entend par « soufre actif » au sens de la présente invention, le soufre qu’un composé chimique est capable de céder ou de libérer lorsqu’on place ce composé dans les conditions de la norme ASTM D1662. La norme ASTM D-1662 définit un taux de soufre actif d’un composé à une température donnée comme une différence exprimée en pourcentage pondéral de teneur en soufre avant et après réaction d’un échantillon de ce composés soufré avec une quantité donnée de cuivre pendant un temps fixe.
Comme évoqué précédemment, le ou lesdits acides gras soufrés sont généralement mis en œuvre dans une composition lubrifiante aqueuse sous leur forme neutralisée par un agent alcalinisant, tel que l’hydroxyde sodium, l’hydroxyde de potassium, ou une alcanolamine, telles que la monoéthanolamine, la triéthanolamine, la monoisopropanolamine, la diisopropanolamine et la triisopropanolamine.
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre entre 0,01 % et 10 % massique d’additif(s) anti -usure et/ou extrême-pression, de préférence entre 0,2% et 5% massique, par rapport à la masse totale de la composition.
Anti-mousse
Une composition lubrifiante aqueuse mise en œuvre selon l’invention peut comprendre au moins un additif anti -mousse. Les anti -mousses permettent d’empêcher le moussage du fluide lubrifiant. Il peut s’agir par exemple d’un agent anti-mousse à base de polysiloxanes ou de polymères acrylates. De préférence, l’agent anti-mousse est choisi parmi les siloxanes tridimensionnelles.
Également, les agents anti-mousses peuvent être des polymères polaires tels que les polyméthylsiloxanes ou les polyacrylates.
En particulier, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre de 0,001 % à 3,0 % massique d’additif(s) anti-mousse, de préférence de 0,005 % à 1,5 % massique, plus préférentiellement de 0,01 % à 1,0 % massique, par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante.
Agents passivant les métaux
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre au moins un agent passivant les métaux. Les agents passivant les métaux permettent de protéger les pièces métalliques en favorisant la formation d’oxyde métallique à leur surface.
Les agents passivant les métaux peuvent être par exemple choisis parmi des dérivés du triazole, tels que le tétrahydrobenzotriazole (THBTZ), le tolyltryazole (TTZ), le benzotriazole (BTZ), les amines substituées par un groupe triazole, tels que la N,N-bis(2- éthylhexyl)-l,2,4-triazol-l-yl méthanamine, la N'-bis(2 éthylhexyl)-4-méthyl-lH- benzotriazol-l-méthyl -amine, la N,N-bis(heptyl)-ar-methyl-lH-benzotriazole-l- méthanamine, N, N-bis(nonyl)-ar-methyl-lH-benzotriazole-l -méthanamine, N,N- bis(décyl)-ar-méthyl-lH-benzotriazole-l -méthanamine, N,N-bis(undécyl)-ar-méthyl-lH- benzotriazole-1 -méthanamine, N,N-bis(dodécyl)-ar-méthyl-lH-benzotriazole-l - méthanamine, N,N-bis(2-éthylhexyl)-ar-méthyl-lH-benzotriazole-l -méthanamine, les
1.2.4-triazoles, les benzimidazoles, les 2-alkyldithiobenzimidazoles, les 2- alkyldithiobenzothiazoles, les 2-(N, N-dialkyldithiocarbamoyl)benzothiazoles, les 2,5- bis(alkyldithio)-l,3,4-thiadiazoles, tels que le 2,5-bis(tert-octyldithio)-l,3,4-thiadiazole, le
2.5-bis(tert-nonyldithio)-l,3,4-thiadiazole, le 2,5-bis(tert-decyldithio)-l,3,4-thiadiazole, le
2.5-bis(tert-undecyldithio)-l,3,4-thiadiazole, le 2,5-bis(tert-dodecyldithio)-l,3,4- thiadiazole, le 2,5-bis(tert-tridecyldithio)-l,3,4-thiadiazole, le 2,5-bis(tert-tetradecyldithio)-
1.3.4-thiadiazole, le 2,5-bis(tert-pentadecyldithio)-l,3,4-thiadiazole, le 2,5-bis(tert- hexadecyldithio)-l,3,4-thiadiazole, le 2,5-bis(tert-heptadecyldithio)-l,3,4-thiadiazole, le
2.5-bis(tert-octadecyldithio)-l,3,4-thiadiazole, le 2,5-bis(tert-nonadecyldithio)-l,3,4- thiadiazole, le 2,5-bis(tert-eicosyldithio)-l,3,4-thiadiazole, les 2,5-bis(N,N- dialkyldithiocarbamoyl)-l,3,4-thiadiazoles, les 2-alkyldithio-5-mercaptothiadiazoles, et leurs mélanges.
De préférence les agents passivant les métaux sont choisis parmi le tétrahydrobenzotriazole (THBTZ), le tolyltriazole (TTZ), le benzotriazole (BTZ), et leurs sels, pris seuls ou en mélanges.
Une composition lubrifiante aqueuse mise en œuvre selon l’invention peut notamment comprendre de 0,01 % à 2,0 % massique d’agent(s) passivant les métaux, de préférence de 0,1 % à 1,0 % massique, plus préférentiellement de 0,2 % à 0,8 % massique, par rapport à la masse totale de la composition.
Dans un mode de réalisation particulier, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre au moins :
- de l’eau, en particulier de l’eau déionisée ;
- au moins 10% massique, en particulier au moins 15% massique, d’un ou plusieurs polyalkylène(s) glycol de masse moléculaire moyenne en poids, Mw, d’au moins 1500 g/mol ;
- au moins un agent passivant les métaux, en particulier choisi parmi les dérivés du triazole, plus particulièrement choisi parmi le tétrahydrobenzotriazole (THBTZ), le tolyltriazole (TTZ), le benzotriazole (BTZ), et leurs sels, pris seuls ou en mélanges, ladite composition lubrifiante aqueuse comprenant une teneur en composé(s) antigel annexe(s), en particulier choisi(s) parmi les glycols, les monoéthers aliphatiques desdits glycols et les alcools aliphatiques polyhydriques, strictement inférieure à 1% massique, de préférence inférieure ou égale à 0,5 % massique, voire inférieure ou égale à 0,1 % massique ; les teneurs étant exprimées par rapport à la masse totale de la composition.
Colorants
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre un ou plusieurs colorants. Les colorants peuvent être naturels ou synthétiques, généralement organiques.
Les colorants pouvant être mis en œuvre dans une composition lubrifiante aqueuse peuvent être plus particulièrement choisis parmi des colorants hydrosolubles naturels ou synthétiques, par exemple les colorants FDC Red 4, DC Red 6, DC Red 22, DC Red 28, DC Red 30, DC Red 33, DC Orange 4, DC Yellow 5, DC Yellow 6, DC Yellow 8, FDC Green 3, DC Green 5, FDC Blue 1, la bétanine (betterave), le carmin, une chlorophylline, le bleu de méthylène, les anthocyanes (enocianine, carotte noire et hibiscus), le caramel et la riboflavine.
Une composition lubrifiante aqueuse mise en œuvre selon l’invention peut comprendre entre 0,01 % et 2,0 % massique de colorant(s), de préférence entre 0,01 % et 1,5 % massique, plus préférentiellement entre 0,02 % et 1,0 % massique, par rapport à la masse totale de la composition.
Agents émulsifiants
Une composition lubrifiante aqueuse mise en œuvre selon l’invention peut comprendre un ou plusieurs agents émulsifiants, également appelés émulgateurs. Leur fonction est de générer des émulsions stables dans l’eau.
Les agents émulsifiants peuvent être plus particulièrement non ioniques, comme par exemple des alcools gras éthoxylés, des acides gras éthoxylés, des amides gras éthoxylés ; anioniques, par exemple des savons de KOH, de NaOH ; des sulfonates ; cationiques, tels que des composés ammonium quaternaire ; ou encore des esters d’acide carboxylique solubles ou émulsionnables dans l’eau.
En particulier, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre de 0,01 % à 10 % massique d’agent(s) émulsifiant, de préférence de 0,1 % à 5,0 % massique, par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante.
Agents séquestrant
Une composition lubrifiante aqueuse mise en œuvre selon l’invention peut comprendre au moins un agent séquestrant. Les agents séquestrant, encore appelés agents chélatant, permettent de limiter l’incrustation d’ion métalliques dans la composition.
A titre d’exemples d’agents séquestrant, on peut citer ceux dérivés d’acides phosphoniques et des phosphonates, tels que l’acide diéthylènetriaminepentaméthyle phosphonique (DTPMPA), l’acide amino tri (méthylène phosphonique) (ATMP), l’acide hydroxy éthane- diphosphonique (HEDP), le 1,1 -diphosphonate de 1-hydroxyléthylidène, l’acide de 2- hydroxyéthylamine di (méthylène phosphonique) (HEAMBP), l’acide di éthylène triamino penta(méthylène phosphonique) (DTMP), les acides organiques multifonctionnels et les acide hydroxylés, tels que l’acide éthylène diamine tétra-acétique (EDTA), l’acide pteroyl- L-glutamique (PGLU), les polyacides organiques, tels que l’acide maléique et l’acide polyaspartique, les polysaccharides et les carbohydrates, tels que l’inuline, la carboxyméthylinuline et le carboxyméthylchitosane.
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre de 0,001% à 2,0 % massique d’agent(s) séquestrant, de préférence de 0,01 % à 1,0 % massique, par rapport à la masse totale de la composition.
Biocides et fongicides
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre au moins un agent biocide et/ou fongicide. Les biocides et fongicides peuvent être utilisés pour améliorer la stabilité biologique de la composition en limitant la prolifération des bactéries, champignons et levures dans le fluide lubrifiant.
De tels biocides peuvent être choisis parmi les parabènes, les aldéhydes, les composés acétylacétone réactifs, les isothiazolinones, les composés phénoliques, les sels d’acides, les composés halogénés, les ammoniums quaternaires, certains alcools et leurs mélanges.
De préférence, les biocides peuvent être choisis parmi les benzisothiazolinones (BIT) éventuellement substituées, telle que la N-butyl-l,2-benzisothiazolin-3-one, les méthylisothiazolinones (MIT), les mélanges de méthylisothiazolinone et de chlorométhylisothiazolinone (MIT/CMIT), T orthophényl -phénol (OPP) ou son sel de sodium, le 3-iodo-2-propynylbutylcarbamate (IPBC), le chloro-crésol et la N,N-méthylène- bi s-morpholine (MBM) ; l’acide sorbique ; de préférence parmi T orthophényl -phénol (OPP) ou son sel sodium, le 3-iodo-2-propynylbutylcarbamate, le chloro-cresol, les benzisothiazolinones et la N,N-méthylène-isomorpholine.
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut notamment comprendre entre 0,01 % et 10 % massique de biocide(s) et/ou fongicide(s), de préférence entre 0,5 % et 5,0 % massique, par rapport à la masse totale de la composition.
Il est entendu que les différents modes de réalisation particuliers décrits précédemment peuvent être combinés, dans la mesure du possible, pour définir d’autres modes de réalisation particuliers. En particulier, chacun des additifs spécifiquement décrits ci-dessus peut être introduit seul, ou en combinaison avec au moins un autre des additifs spécifiquement décrits, ce qui définit différentes variantes de réalisation d’une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention.
Dans un mode de réalisation particulier, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention comprend au moins
- de l’eau, en particulier de l’eau déionisée ;
- au moins 10% massique, en particulier au moins 15% massique, d’un ou plusieurs polyalkylène(s) glycol de masse moléculaire moyenne en poids, Mw, d’au moins 1500 g/mol ;
- un ou plusieurs additifs choisis parmi des agents anti-mousses, des inhibiteurs de corrosion, des régulateurs de pH, des agents passivant les métaux, des colorants, en particulier tels que définis ci-dessus, ladite composition lubrifiante aqueuse comprenant une teneur en composé(s) antigel annexe(s), en particulier choisi(s) parmi les glycols, les monoéthers aliphatiques desdits glycols et les alcools aliphatiques polyhydriques, strictement inférieure à 1% massique, de préférence inférieure ou égale à 0,5 % massique, voire inférieure ou égale à 0,1 % massique ; les teneurs étant exprimées par rapport à la masse totale de ladite composition.
Dans un mode de réalisation particulier, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention comprend au moins :
- au moins 15% massique d’eau, notamment d’eau déminéralisée, par exemple d’eau déionisée, de préférence au moins 30% massique, plus particulièrement de 30% à 85% massique ;
- au moins 10% massique, en particulier au moins 15% massique, en particulier de 15% à 50% massique, plus particulièrement de 15% à 30% massique, d’un ou plusieurs polyalkylène(s) glycol de masse moléculaire moyenne en poids, Mw, d’au moins 1500 g/mol ;
- de 0,1 à 10% massique, en particulier de 1,0 à 5,0 % massique, d’un ou plusieurs additifs choisis parmi des agents anti-mousses, des inhibiteurs de corrosion, des régulateurs de pH, des agents passivant les métaux, des colorants, en particulier tels que définis ci-dessus, ladite composition lubrifiante aqueuse comprenant une teneur en composé(s) antigel annexe(s), en particulier choisi(s) parmi les glycols, les monoéthers aliphatiques desdits glycols et les alcools aliphatiques polyhydriques, strictement inférieure à 1% massique, de préférence inférieure ou égale à 0,5 % massique, voire inférieure ou égale à 0,1 % massique ; les teneurs étant exprimées par rapport à la masse totale de ladite composition.
En particulier, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut consister en :
- au moins 10% massique, en particulier au moins 15% massique, en particulier de 15% à 50% massique, plus particulièrement de 15% à 30% massique, d’un ou plusieurs polyalkylène(s) glycol de masse moléculaire moyenne en poids, Mw, d’au moins 1500 g/mol ;
- de 0,1 à 10% massique, en particulier de 1,0 à 5,0 % massique, d’un ou plusieurs additifs choisis parmi des agents anti-mousses, des inhibiteurs de corrosion, des régulateurs de pH, des agents passivant les métaux, des colorants, en particulier tels que définis ci-dessus, ladite composition lubrifiante aqueuse comprenant une teneur en composé(s) antigel annexe(s), en particulier choisi(s) parmi les glycols, les monoéthers aliphatiques desdits glycols et les alcools aliphatiques polyhydriques, strictement inférieure à 1% massique, de préférence inférieure ou égale à 0,5 % massique, voire inférieure ou égale à 0,1 % massique ; les teneurs étant exprimées par rapport à la masse totale de la composition ; le reste étant constitué d’eau, de préférence d’eau déionisée.
Une composition lubrifiante selon l’invention présente avantageusement une viscosité cinématique, mesurée à 40°C selon la norme ASTM D445, comprise entre 20 mm2/s et 1000 mm2/s, de préférence entre 25 mm2/s et 100 mm2/s.
De manière avantageuse, une composition lubrifiante selon l’invention présente un indice de viscosité compris entre 100 et 300, de préférence compris entre 150 et 350.
Comme évoqué précédemment, une composition lubrifiante selon l’invention présente de bonnes performances en termes de propriétés à froid.
La viscosité Brookfield à basse température d’une composition lubrifiante quantifie son aptitude à rester liquide à des températures très faibles et en particulier est représentatif de sa capacité à conserver ses propriétés à froid. En particulier, une composition lubrifiante selon l’invention peut présenter une viscosité Brookfield, mesurée à -40°C selon la norme ASTM D2983, comprise entre 1000 mPa.s et 100 000 mPa.s, de préférence entre 5 000 mPa.s et 60 000 mPa.s.
APPLICATION
Les compositions lubrifiantes aqueuses peuvent trouver diverses applications. D’une manière générale, elles peuvent être mises en œuvre comme fluide lubrifiant pour les systèmes et les applications, en substitution des lubrifiants conventionnels hydrocarbonés. L’invention n’est ainsi pas limitée à une application particulière des lubrifiants aqueux selon l’invention, le développement qui suit étant donné uniquement à titre illustratif et non limitatif.
Les pièces mécaniques lubrifiées à l’aide d’une composition lubrifiante selon l’invention peuvent être en tout matériau conventionnellement utilisé dans les domaines concernés, en particulier en métal, tel que l’acier, l’acier galvanisé, l’acier inoxydable, les métaux jaunes, mais également en céramique ou en matériau polymère.
Il est entendu que la surface de ces différents matériaux peut être revêtue, par exemple par un revêtement DLC (pour « Diamon Like Carbon » en langue anglaise).
A titre d’illustration d’application envisageable, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut être destinée à lubrifier les pièces en mouvement dans un système mécanique, et plus particulièrement destinée à lubrifier un système de motorisation mobile ou stationnaire.
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut ainsi être mise en œuvre pour la lubrification et/ou le refroidissement d’engrenages, de roulements, de paliers, tels que des paliers à roulement ou à glissement ou encore de moteurs.
Par « système de motorisation » au sens de la présente invention, on entend désigner un système comprenant toutes les pièces mécaniques nécessaires à l’application mobile ou stationnaire visée et incluant au moins un moteur. Il peut s’agir d’un système de motorisation à combustion, à gaz, électrique ou hybride, suivant la nature du ou des moteurs inclus dans le système de motorisation : moteur à combustion, à gaz, et/ou électrique.
Un système de motorisation « stationnaire » au sens de l’invention est un système de motorisation incluant un moteur stationnaire. Il peut trouver par exemple des applications dans des dispositifs de production d’énergie électrique. Il peut s’agir en particulier d’un système de motorisation à gaz, en particulier d’un moteur à gaz stationnaire.
Un système de motorisation « mobile » est plus particulièrement un système de motorisation mis en œuvre dans des véhicules, incluant les véhicules légers, les véhicules poids-lourds, les machines mobiles dites « off road », ou encore les véhicules marins.
Un système de motorisation mobile peut être ainsi un système de propulsion d’un véhicule, en particulier d’un véhicule à combustion, d’un véhicule électrique ou encore d’un véhicule hybride.
Par « système de propulsion » au sens de la présente invention, on entend désigner un système comprenant les pièces mécaniques nécessaires à la propulsion d’un véhicule. Le système de propulsion englobe plus particulièrement un moteur, par exemple un moteur électrique comprenant l’ensemble rotor-stator de l’électronique de puissance (dédié à la régulation de la vitesse), une transmission et éventuellement une batterie. La batterie est elle- même généralement constituée d’un ensemble d’accumulateurs électriques, appelés cellules. Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention permet avantageusement d’agir efficacement sur la consommation de carburant via son impact sur les forces de frottements générées entre les différents organes de véhicules à moteur. En particulier, une composition lubrifiante aqueuse s’avère tout particulièrement avantageuse pour réduire les frottements dans les boîtes de vitesses, dans les différentiels de ponts et/ou dans la culasse.
En réduisant ainsi les frottements entre les pièces en mouvement au niveau du système de propulsion du véhicule, une composition lubrifiante selon l’invention permet non seulement de réduire l’usure, mais aussi de limiter les déperditions d’énergie responsables d’une surconsommation de carburant.
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention présente ainsi avantageusement de bonnes propriétés en termes de réduction de la consommation de carburant des véhicules à moteur, dites encore propriétés de « Fuel Eco » et, de fait, participe à la réduction des émissions de CO2.
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut trouver une application intéressante pour la lubrification et/ou le refroidissement d’un système de propulsion de véhicule électrique ou hybride, et plus particulièrement du moteur, de l’électronique de puissance, de la transmission et/ou de la batterie. Une composition aqueuse selon l’invention peut être mise en œuvre à la fois comme fluide de refroidissement et comme lubrifiant, par exemple dans un système de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride. De manière avantageuse, une composition selon l’invention permet d’accéder conjointement à de bonnes propriétés en termes de refroidissement et de lubrification des pièces du système de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride, tel qu’un moteur électrique d’un véhicule électrique ou hybride. Elle s’avère notamment efficace pour refroidir l’électronique de puissance et/ou le rotor et/ou le stator d’un moteur électrique. Elle assure également la lubrification des roulements situés entre le rotor et le stator d’un moteur électrique d’un véhicule électrique ou hybride.
Egalement, une composition selon l’invention permet avantageusement de refroidir efficacement la batterie présente dans un véhicule électrique ou hybride.
Ainsi, de manière avantageuse, il est par exemple possible, en mettant en œuvre, une unique composition selon l’invention, d’assurer à la fois le refroidissement de la batterie et la lubrification de la transmission, en particulier le réducteur, dans un véhicule électrique ou hybride.
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut être mise en œuvre à titre de lubrifiant de rodage, par exemple pour le rodage des systèmes de motorisation mobiles ou stationnaires.
En effet, les systèmes mécaniques neufs ou remis à neuf peuvent nécessiter, lors des premiers démarrages, une lubrification appropriée afin d’éviter de premiers dommages en surface des pièces jusqu’à ce que le système mécanique atteigne son fonctionnement optimal.
Comme évoqué précédemment, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut trouver également des applications en tant que fluide hydraulique, en particulier dans des actionneurs hydrauliques (cylindres/moteurs) ou des assemblages de machines sur demande. En particulier, les fluides hydrauliques sont soumis à des contraintes mécaniques constantes et de cisaillement élevé du fait de leur passage constant dans une pompe afin de maintenir une pression appropriée dans le système hydraulique.
Ainsi, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut être utilisée pour la lubrification des différentes pièces en mouvement dans un système hydraulique. Elle peut en outre assurer le transfert thermique entre les différents organes d’un système hydraulique. L’ensemble des applications détaillées ci-dessus permettent d’illustrer certaines mises en œuvre avantageuses d’une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention.
Selon l’invention, les caractéristiques particulières, avantageuses ou préférées définies pour une composition selon l’invention, permettent de définir des utilisations selon l’invention qui sont également particulières, avantageuses ou préférées.
L’invention va maintenant être décrite au moyen des exemples suivants donnés bien entendu à titre illustratif et non limitatif de l’invention.
Exemple 1
Préparation de solutions aqueuses de polyalkylène glycol
Le polyalkylène glycol mis en œuvre dans cet exemple est un copolymère statistique d’oxyde d’éthylène (OE)/ oxyde de propylène (OP) de masse moléculaire 21000 g/mol, possédant un rapport massique OE/OP de 80/20, formé à partir d’un initiateur de type polyol, le pentaérythritol, et comportant des terminaisons hydroxyles.
Quatre solutions SI, S2, S3 et S4 sont préparées par simple mélange, à température ambiante, du polyalkylène glycol avec de l’eau déionisée dans des proportions croissantes (20% à 80%), comme indiqué dans le tableau 1 suivant. Les pourcentages sont exprimés en masse par rapport à la masse totale de la composition.
Leur point d’écoulement est mesuré selon la norme ISO 3016.
Le point d’écoulement de l’eau déionisée seule C0 et du polyalkylène glycol seul C5 est également mesuré.
Les valeurs des mesures des points d’écoulements sont reportées dans le tableau 1 ci- dessous.
[Tableau 1]
Figure imgf000031_0001
Il est observé que le mélange d’eau déionisée et de polyalkylène glycol permet d’abaisser le point d’écoulement, par rapport à l’eau pure. Ces essais démontrent donc les propriétés antigel du polyalkylène glycol mis en œuvre dans l’eau.
Exemple 2
Préparation de compositions lubrifiantes
Les polyalkylènes glycols considérés dans cet exemple sont : :
- PAG 1 : polyalkylène glycol non-biosourcé, disponible commercialement, qui est un copolymère statistique OE/OP de masse moléculaire 14300 g/mol présentant deux groupes hydroxyles terminaux, et de viscosité cinématique à 40°C de 55 000 mm2/s ;
- PAG 2 : polyalkylène glycol biosourcé, chimiquement semblable au PAG 1 (copolymère OE/OP avec des fonctions hydroxyles terminales), également disponible commercialement, de masse moléculaire 26000 g/mol et de viscosité cinématique à 50°C de 40 000 mm2/s.
Des lubrifiants aqueux (CL1 et CL2) selon l’invention, mettant en œuvre les PAG 1 et PAG 2, sont formulés selon la composition indiquée dans le tableau suivant et comparés à un lubrifiant aqueux commercialisé CCI mettant en œuvre un glycol (diéthylène glycol) comme antigel.
Les pourcentages sont exprimés en masse par rapport à la masse totale de la composition.
[Tableau 2]
Figure imgf000032_0001
Les paquets d’additifs 1 et 2 sont des mélanges d’additifs comprenant un ou plusieurs additifs régulateurs de pH, un ou plusieurs additifs anti-corrosion, un ou plusieurs agents passivant les métaux, un ou plusieurs additifs anti-mousse et/ou un ou plusieurs colorants. L’empreinte environnementale du paquet d’additifs 2 est similaire voire légèrement supérieure au paquet d’additifs 1. Empreinte environnementale
L’empreinte environnementale associée à la production de chacun des lubrifiants est évaluée suivant différents indicateurs définis par l’Union Européenne, et d’après les données communiquées par les fabricants.
Indicateur de changement climatique
L’indicateur dit de « changement climatique » est estimé pour les trois lubrifiants précités. Cet indicateur se réfère à l’augmentation des températures moyennes en conséquence des émissions des gaz à effet de serre. Le potentiel de réchauffement global de toutes les émissions de gaz à effet de serre est mesuré en équivalent de kilogramme de dioxyde de carbone (kg CO2 eq), à savoir que tous les gaz à effet de serre sont comparés à la quantité de potentiel de réchauffement de 1 kg de CO2.
Les résultats de l’appréciation de cet indicateur, exprimés en pourcentage pour les lubrifiants CL1 et CL2 par rapport au lubrifiant de référence CCI (100 %), sont présentés en Figure 1. Ils mettent en évidence une réduction significative de l’impact sur le changement climatique de la formulation CL1 selon l’invention et encore davantage de la formulation CL2 incorporant un PAG bio-sourcé, comparativement au lubrifiant commercial CCI mettant en œuvre du di éthylène glycol comme additif antigel.
Les autres indicateurs suivants sont estimés pour les lubrifiants CL1 et CCI.
Indicateur d’impact sur la couche d’ozone : Les impacts potentiels de toutes les substances pouvant conduire à un appauvrissement de la couche d’ozone sont convertis en leur équivalent de kilogrammes de trichlorofluorométhane, l’unité de mesure est donc en kilogramme d’équivalent CFC-11 (kg CFC-11 eq).
Formation d’ozone par voie photochimique : L’impact potentiel des substances contribuant à la formation d’ozone photochimique est converti en équivalent de kilogrammes de composés organiques volatils sans méthane (ex. alcools, aromatiques, etc. ; kg NMVOC eq). Emission de particules : Cet indicateur mesure les impacts négatifs sur la santé humaine causée par les émissions de matière particulaire (MP) et ses précurseurs (par ex. NOX, SO2). L’impact potentiel est mesurée comme la variation de la mortalité due aux émissions de particules, exprimées en incidence de maladies par kg de PM2.5 (particules de diamètres de 2,5 pm) émis. Toxicité humaine : Cet indicateur fait référence aux impacts potentiels sur la santé humaine causée par des substances absorbantes par l'air, l'eau et le sol. L’unité de mesure est le « Comparative Toxic Unity for Humans » (CTUh). Celle-ci est basée sur un modèle appelé USEtox.
Acidification : L’acidification peut être causée par des émissions qui pénètrent dans l'air, l’eau et le sol. Les sources les plus importantes sont les procédés de combustion dans la production d’électricité, de chauffage et transport. L’impact potentiel des substances contribuant à l’acidification est converti en équivalent de moles de hydron (eq mol H+).
Eutrophisation, eaux douces : L’eutrophisation a un impact sur les écosystèmes en raison des substances contenant de l'azote (N) ou du phosphore (P). L’impact potentiel des substances contribuant à l'eutrophisation de l'eau douce est converti en équivalent de kilogrammes de phosphore (kg P eq).
Ecotoxicité, eaux douces : Cet indicateur fait référence aux impacts toxiques potentiels sur un écosystème. L’unité de la mesure est l'unité toxique comparative pour écosystèmes (CTUe). Celle-ci est basée sur un modèle appelé USEtox.
Consommation d’eau : L’impact potentiel est exprimé en mètres cubes (m3) d’utilisation d'eau.
Utilisation de ressources fossiles : La quantité de matériaux contribuant à l'utilisation des ressources, fossiles, est convertie en MJ.
Les résultats de l’appréciation de ces différents indicateurs, exprimés en pourcentage pour le lubrifiant CL1 par rapport au lubrifiant de référence CCI (100 %), sont présentés en Figure 1.
D’une manière générale, les lubrifiants aqueux formulés selon l’invention permettent une diminution de l’impact environnement apprécié via les différents critères précités.

Claims

Revendications
1. Utilisation d’au moins un polyalkylène glycol, noté PAG, de masse moléculaire moyenne en poids, Mw, d’au moins 1500 g/mol, à titre d’agent antigel dans une composition lubrifiante aqueuse.
2. Utilisation selon la revendication précédente, le ou lesdits polyalkylène glycol(s) étant mis en œuvre à raison d’au moins 10% massique, en particulier de 15% à 50% massique, plus particulièrement de 15% à 30% massique, par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante aqueuse.
3. Utilisation selon la revendication 1 ou 2, ladite composition lubrifiante aqueuse comprenant au moins 15% massique d’eau, notamment d’eau déminéralisée, par exemple d’eau déionisée, de préférence au moins 30% massique, plus particulièrement de 30% à 85% massique.
4. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ledit polyalkylène glycol comprend au moins 50 % massique, en particulier au moins 80 % massique, plus préférentiellement au moins 90 % massique d’unités oxyde de propylène et/ou oxyde d’éthylène.
5. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ledit polyalkylène glycol est un copolymère, notamment statistique, d’oxyde d’éthylène (OE) et d’oxyde de propylène (OP), de préférence comprenant les unités oxyde d’éthylène (OE) et oxyde de propylène (OP) dans un rapport massique OE/OP compris entre 50/50 et 90/10, en particulier entre 60/40 et 85/15, et plus particulièrement entre 70/30 et 80/20.
6. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ledit polyalkylène glycol comporte des fonctions terminales hydroxyles.
7. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ledit polyalkylène glycol présente un point trouble déterminé selon la norme ASTM D 2024, en particulier supérieur ou égal à 70°C.
8. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ledit polyalkylène glycol présente une viscosité cinématique mesurée à 100 °C (KV100), selon la norme ASTM D445, comprise entre 100 et 25 000 mm2/s, en particulier entre 150 et 15 000 mm2/s.
9. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ledit polyalkylène glycol présente une viscosité cinématique mesurée à 40 °C (KV40), selon la norme ASTM D445, comprise entre 500 et 100 000 mm2/s, plus particulièrement entre 1 000 et 70 000 mm2/s.
10. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ledit polyalkylène glycol présente un point éclair mesuré par la norme ISO 2592 supérieur ou égal à 160 °C, en particulier supérieur ou égal à 220 °C.
11. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, le ou les polyalkylène glycol(s) présentant une masse moléculaire moyenne en poids d’au moins 2000 g. mol'1, en particulier d’au moins 2500 g. mol'1, plus particulièrement d’au moins 3000 g. mol'1, notamment comprise entre 3000 et 50 000 g. mol'1, voire entre 5 000 et 25 000 g. mol'1.
12. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ledit polyalkylène glycol est biosourcé.
13. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, ladite composition lubrifiante aqueuse comprenant une teneur en composé(s) antigel(s) annexe(s), en particulier choisi(s) parmi les glycols, notamment les alkylène glycols ayant de 2 à 6 atomes de carbone tels que le monoéthylène glycol et/ou le monopropylène glycol et les oxyalkylène glycols ayant de 4 à 14 atomes de carbone tel que le diéthylène glycol ; les monoéthers aliphatiques desdits glycols et les alcools aliphatiques polyhydriques tel que le glycérol, strictement inférieure à 5 % massique, en particulier strictement inférieure à 1 % massique, et plus particulièrement inférieure ou égale à 0,1 % massique, par rapport à la masse totale de ladite composition lubrifiante aqueuse.
14. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, pour améliorer l’indicateur de changement climatique de ladite composition lubrifiante aqueuse.
15. Composition lubrifiante aqueuse comprenant au moins :
- de l’eau, en particulier de l’eau déionisée ;
- au moins 10 % massique, par rapport à la masse totale de ladite composition, d’un ou plusieurs polyalkylène glycol(s) de masse moléculaire moyenne en poids, Mw, d’au moins 1500 g. mol'1, ladite composition lubrifiante aqueuse comprenant une teneur strictement inférieure à 1% massique, par rapport à la masse totale de ladite composition, en composé(s) antigel annexe(s), en particulier choisi(s) parmi les glycols, notamment les alkylène glycols ayant de 2 à 6 atomes de carbone tels que le monoéthylène glycol et/ou le monopropylène glycol et les oxyalkylène glycols ayant de 4 à 14 atomes de carbone tel que le diéthylène glycol ; les monoéthers aliphatiques desdits glycols et les alcools aliphatiques polyhydriques tel que le glycérol.
16. Composition lubrifiante aqueuse selon la revendication précédente comprenant au moins 15% massique, en particulier de 15% à 50% massique, plus particulièrement de 15% à 30% massique, voire de 16% à 20% massique, du ou desdits polyalkylène glycol(s), par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante aqueuse.
17. Composition lubrifiante aqueuse selon la revendication 15 ou 16, dans laquelle le rapport massique PAG(s)/eau est inférieur ou égal à 0,30, en particulier compris entre 0,10 et 0,30, plus particulièrement compris entre 0,15 et 0,25, et notamment entre 0,15 et 0,20.
18. Composition lubrifiante aqueuse selon l’une quelconque des revendications 15 à 17, dans laquelle le ou lesdits polyalkylène glycol(s) sont tels que définis dans l’une quelconque des revendications 4 à 12.
19. Composition lubrifiante aqueuse selon l’une quelconque des revendications 15 à 18, comprenant en outre au moins un additif choisi parmi des agents anti -mousses, des biocides, des régulateurs de pH, des inhibiteurs de corrosion, des additifs anti-usure et/ou extrême-pression, des agents séquestrant, des agents passivant les métaux, des colorants, des dispersants, des agents émulsifiant, et leurs mélanges, de préférence choisi parmi des agents anti-mousses, des agents extrême-pression, des inhibiteurs de corrosion, des régulateurs de pH, des agents passivant les métaux, des colorants, et leurs mélanges.
20. Utilisation d’une composition lubrifiante aqueuse telle que définie selon l’une quelconque des revendications 15 à 19 pour la lubrification et/ou le refroidissement des pièces en mouvement dans un système mécanique, par exemple pour la lubrification et/ou le refroidissement de systèmes de motorisation mobiles ou stationnaires, ou à titre de fluide hydraulique.
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1944632A1 (de) * 1969-09-03 1971-03-11 Tru Chemie Chem Fab Hans J Zie Schmiermittel-Konzentrat fuer die spanlose Verformung von Metallen
EP0115926A1 (fr) * 1983-01-20 1984-08-15 Aluminum Company Of America Lubrifiant pour le travail des métaux contenant des copolymères blocs de polyoxyéthylène-polyoxypropylène-polyoxyéthylène
US20040094743A1 (en) * 2000-09-22 2004-05-20 Mathias Woydt Biodegradable functional fluid for mechanic drives
US20090020904A1 (en) * 2007-07-18 2009-01-22 Torsten Henning Silicone-free cutting oil and use thereof
US20120149616A1 (en) 2009-09-01 2012-06-14 Klueber Lubrication Muenchen Kg Water-based lubricants
DE102011010911A1 (de) * 2011-02-10 2012-08-16 Gkn Driveline International Gmbh Wässrige Umformschmiermittelzusammensetzung
US20180362877A1 (en) * 2017-06-06 2018-12-20 Rhenus Lub Gmbh & Co Kg Coolant for Composite Materials
WO2021259853A1 (fr) 2020-06-22 2021-12-30 Total Marketing Services Composition aqueuse pour la lubrification des systemes de motorisation

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1944632A1 (de) * 1969-09-03 1971-03-11 Tru Chemie Chem Fab Hans J Zie Schmiermittel-Konzentrat fuer die spanlose Verformung von Metallen
EP0115926A1 (fr) * 1983-01-20 1984-08-15 Aluminum Company Of America Lubrifiant pour le travail des métaux contenant des copolymères blocs de polyoxyéthylène-polyoxypropylène-polyoxyéthylène
US20040094743A1 (en) * 2000-09-22 2004-05-20 Mathias Woydt Biodegradable functional fluid for mechanic drives
US20090020904A1 (en) * 2007-07-18 2009-01-22 Torsten Henning Silicone-free cutting oil and use thereof
US20120149616A1 (en) 2009-09-01 2012-06-14 Klueber Lubrication Muenchen Kg Water-based lubricants
DE102011010911A1 (de) * 2011-02-10 2012-08-16 Gkn Driveline International Gmbh Wässrige Umformschmiermittelzusammensetzung
US20180362877A1 (en) * 2017-06-06 2018-12-20 Rhenus Lub Gmbh & Co Kg Coolant for Composite Materials
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